JP2022547443A

JP2022547443A - 放熱器、電子デバイス、および車両

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Publication number: JP2022547443A
Application number: JP2022513590A
Authority: JP
Inventors: 耀▲鋒▼ 彭; 建▲強▼ 尹
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2022-11-14
Also published as: KR20220049585A; EP4025022A4; EP4025022A1; US20220183192A1; CN110545648A; WO2021036249A1; CN115175519A

Abstract

本出願は、放熱器、電子デバイス、および車両を提供する。放熱器は放熱板を含み、放熱板は、電子デバイスに取り付けられて締結されるように構成される。放熱器には、周方向に配置される複数の放熱領域が配置される。各放熱領域には、互いに平行に配置される複数の第1の放熱フィンが間隔を空けて配置される。隣り合う第1の放熱フィン間には、放熱路が形成される。放熱板の中心から離れた、放熱路の一端が空気入口であり、放熱路の上方であって中空領域に向かう方向が空気出口である。前述の複数の放熱領域を使用して放熱が行われることで、放熱器の空気入口の数および空気出口の数が増加される。加えて、空気は、異なる方向から放熱器に進入し得、その結果、放熱器の放熱効果が改善される。

Description

本出願は、放熱技術の分野に関し、特に、放熱器、電子デバイス、および車両に関する。

実用性およびコストの観点から、電子デバイス（例えば、自動運転プラットフォーム、エッジコンピューティング製品、または端末）内の、熱が放熱されるべき電子構成要素の放熱は、受動的な自然対流放熱によって行われる傾向が強い。放熱器は、放熱板と、放熱板上に配置された複数の平行な放熱フィンを使用して形成された、両端が開口した放熱路とを含む。冷気は、開口を通って放熱路に流入し得る。熱が放熱されるべき電子構成要素が熱を放出すると、周囲の温度が上昇し、これにより、冷気が加熱されて上昇し、熱が放熱されるべき電子構成要素によって放出された熱は放熱器の外部に伝導される。しかしながら、電子デバイスの処理能力および消費電力が改善されるにつれて、前述の放熱方法は、電子デバイスの放熱要件を満たし得なくなってきている。したがって、電子デバイスの熱を放熱する効果的な放熱器をどのように提供するかが、緊急に解決される必要がある技術的問題になっている。

本出願は、電子デバイスの、熱が放熱されるべき電子構成要素に対する放熱器の放熱効果を改善するために、放熱器および電子デバイスを提供する。

第1の態様によれば、放熱器が提供される。放熱器は、電子デバイスに使用され、電子デバイスの熱を放熱するように構成される。放熱器は放熱板を含み、放熱板は、電子デバイスに締結されるように構成される。放熱器は、周方向に配置された複数の放熱領域をさらに含む。各放熱領域には、互いに平行に配置される複数の第1の放熱フィンが配置される。各第1の放熱フィンは、放熱板に固定的に接続される。第1の放熱路は、間隔を空けて配置された複数の第1の放熱フィンによって囲まれる。放熱板の中心から離れた、第1の放熱路の一端が空気入口であり、各第1の放熱路の上方であって中空領域に向かう方向が空気出口である。前述の技術的解決策では、複数の放熱領域を使用して放熱が行われ、また、異なる放熱領域の空気入口の開口方向が異なることで、放熱器の空気入口の数が増加され、空気が異なる方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

可能な設計では、複数の放熱領域の異なる放熱領域の空気入口の開口方向は異なる。このようにして、放熱器の空気入口が風向の影響を受けないことが保証され、その結果、熱が放熱されるべきチップの熱が伝導され、熱が放熱されるべきチップの熱が効果的に放熱される。

別の可能な設計では、各放熱領域の複数の第1の放熱フィンは等間隔に配置される。したがって、通気効果が保証され、放熱路内の空気の抵抗が低減される。

別の可能な設計では、各放熱領域の複数の第1の放熱フィンは、不等間隔に配置される。放熱路の空間は、指定されたモデルの放熱構成要素の熱を効果的に放熱するために、具体的な実施要件を参照して設計され得る。加えて、複数の第1の放熱フィンが不等間隔に配置されることで、放熱器の第1の放熱フィンの数も低減され得、その結果、放熱器全体のコストが低減される。

別の可能な設計では、各放熱領域の複数の第1の放熱フィンは、単一列に配置され、第1の放熱フィンの長さは、中央から両側に向かって徐々に短くされる。したがって、複数の放熱領域は放熱板上に対称に配置され得る。

別の可能な設計では、隣り合う放熱領域は、隙間を空けて互いに離間され、隣り合う放熱領域間に第2の放熱路が形成される。第2の通路はまた、通気を実施するために使用されてもよく、その結果、放熱効果がさらに改善される。

別の可能な設計では、4つの放熱領域があり、4つの放熱領域は対称に配置され、放熱領域の面積は同じである。したがって、空気は4つの方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

別の可能な設計では、隣り合う放熱領域が隙間を空けて互いに離間される場合、放熱領域間の隙間はX字状の通気路を形成し、その結果、放熱効果がさらに改善される。

別の可能な設計では、「十字」構造を形成するために、放熱器の両側の縁の中間点が互いにつながれ、サイフォン空洞の形成を助けるために、図1に示されている中空領域と同様の中空領域が中央部に存在する。また、各放熱領域は、複数の第1の放熱フィンを含み、隣り合う2つの放熱フィン間に第1の放熱路が形成される。異なる放熱領域間の隙間に第2の放熱路が形成される。任意選択で、熱伝導効果を改善するために、第2の放熱フィンを使用して熱伝導面積が増加されてもよい。

別の可能な設計では、中空のサイフォン空洞が、複数の放熱領域によって囲まれ、複数の放熱領域の空気出口は、サイフォン空洞に接続され、その結果、空気流効果が改善され、放熱効果がさらに改善される。

別の可能な設計では、各放熱領域は、間隔を空けて配置され、かつ複数の第1の放熱フィンに挿入された複数の第2の放熱フィンをさらに含み、各第2の放熱板の長さ方向は、各第1の放熱フィンの長さ方向と非平行である。放熱面積が、追加される第2の放熱フィンを使用して増加され、その結果、放熱器の放熱効果が改善される。

別の可能な設計では、第2の放熱フィンの長さ方向は、第1の放熱フィンの長さ方向に対して垂直である。第1の放熱フィンを流れる空気は、温度が上昇した後に上昇し、第2の放熱フィンは、空気との接触面積を増加させるために第1の放熱フィンに対して垂直である。

別の可能な設計では、放熱板から離れた、第1の放熱フィンの一方の側にスロットが配置され、第2の放熱フィンはスロットに挿入される。第2の放熱フィンは、挿入態様で第1の放熱フィンに固定的に接続される。

別の可能な設計では、第2の放熱フィンは、第1の放熱フィンに重ねられるように配置され、第2の放熱フィンは、溶接によって第1の放熱フィンに固定的に接続される。

別の可能な設計では、各第2の放熱フィンと放熱板とは、指定された距離だけ互いに離間される。隙間は、空気流を促進するように設定される。

別の可能な設計では、指定された距離は3mmから8mmの間である。例えば、3mm、4mm、5mm、7mm、および8mmなどの異なる距離が使用されてもよい。

別の可能な設計では、第1の放熱フィンの厚さは、第2の放熱フィンの厚さよりも大きく、その結果、放熱効果が改善される。

別の可能な設計では、すべての領域の隣り合う第1の放熱フィン間の間隔が同じである場合、互いに対向して配置される2つの放熱領域の放熱路は接続されてもよい。例えば、図1に示されているように、放熱領域20aおよび放熱領域20cにおいて、放熱領域20aと放熱領域20cとの、互いに対向して配置される放熱路が接続されるように、同じ放熱領域の複数の第1の放熱フィンは等間隔かつ平行に配置される。同様に、放熱領域20bと放熱領域20dとの、互いに対向して配置される放熱路も接続される。別の接続される放熱路は、前述の放熱器の対向する放熱領域にさらに形成される。熱が放熱されるべき構成要素の異なる領域で熱が不均一に発生する場合、または同じ放熱器が複数の構成要素の熱を放熱し、これらの構成要素が異なる仕方で熱を発生させる場合、前述の構造において、別の領域が、熱が放熱されるべき構成要素の高出力放熱領域または高出力構成要素の熱の放熱を補助するために使用されてもよく、その結果、放熱器の放熱効果が改善される。

別の可能な設計では、異なる放熱領域の放熱フィン21間の間隔は、同じであっても異なっていてもよく、具体的な実施時に具体的な要件に基づいて設定されてもよい。熱が放熱されるべき異なる構成要素および同じ放熱構成要素の異なる部分が、異なる仕方で熱を発生させることを考慮して、放熱器の複数の放熱領域は、熱が放熱されるべき異なるタイプの構成要素または同じ放熱器の異なる部分の熱を放熱してもよい。熱が放熱されるべき構成要素の異なる放熱領域または熱が放熱されるべき構成要素の異なる部分の放熱効果を考慮して、各放熱領域の第1の放熱フィン間の間隔は、異なる数の放熱空気ダクトを形成するために、具体的な実施要件に基づいて設定されてもよく、その結果、熱が放熱されるべき高出力構成要素または熱が放熱されるべき同じ構成要素の異なる領域の熱は効果的に放熱される。

第2の態様によれば、電子デバイスが提供され、電子デバイスは、デバイス本体と、デバイス本体内に配置された、熱が放熱されるべき電子構成要素と、デバイス本体上に配置された、前述の可能な設計のいずれか1つの放熱器とを含み、放熱器は、熱が放熱されるべき電子構成要素に接続される。複数の放熱領域を使用して放熱が行われ、また、異なる放熱領域の空気入口の開口方向が異なることで、放熱器の空気入口の数が増加され、空気が異なる方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

可能な設計では、電子デバイス本体と放熱板とは一体構造を有する。熱が放熱されるべき電子構成要素は、デバイス本体と接触する、すなわち放熱器と接触する。熱が放熱されるべき電子構成要素によって発生した熱は、放熱のために放熱器に伝達される。放熱器の放熱板と電子デバイス本体とが一体構造を有するため、放熱器の放熱フィンは、電子デバイス本体上に直接配置され得、熱が放熱されるべき電子構成要素の熱は、デバイス本体を使用して放熱フィンに直接伝達され得、その結果、熱を伝達する構成要素が削減され、放熱効果が改善される。

第3の態様によれば、車両が提供され、車両は、車体と、車体内に配置された、前述の可能な設計のいずれか1つの放熱器または車体内に配置された電子デバイスとを含む。複数の放熱領域を使用して放熱が行われ、また、異なる放熱領域の空気入口の開口方向が異なることで、放熱器の空気入口の数が増加され、空気が異なる方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

本出願では、前述の態様で提供された設計に基づいて、設計は、より多くの設計を提供するためにさらに組み合わされ得る。

本出願による第1の放熱器の上面図である。本出願による第1の放熱器の三次元図である。本出願による第1の放熱器の空気流の概略図である。本出願による第2の放熱器の上面図である。本出願による第2の放熱器の三次元図である。本出願による第2の放熱器の空気流の概略図である。本出願による第2の放熱器の使用状態の断面図である。本出願による車両の概略構造図である。

最初に、本出願で提供される放熱器の適用シナリオが説明される。本出願で提供される放熱器は、車載計算装置、メモリ、およびサーバなどの電子デバイスに使用される。説明を簡単にするために、以下の内容は、電子デバイスが車載計算装置である例を使用して説明される。車載計算装置は、インテリジェント車両の自動運転（automated driving）に使用される。インテリジェント車両は、無人運転（unmanned driving）、運転者支援／ADAS（driver assistance／ADAS）、インテリジェント運転（intelligent driving）、コネクテッド運転（connected driving）、インテリジェントネットワーク運転（intelligent network driving）、およびカーシェアリング（car sharing）に対応した電気車両、またはガソリン車両を含む。車載計算装置は、インテリジェント車両の運転状態を制御および監視するように構成され、車載モバイルデータセンタ（mobile data center、MDC）、ならびにヒューマンコンピュータインタラクションコントローラの機能を実施するハードウェアモニタインターフェース（hardware monitor interface、HMI）、車載インフォテインメント（in－vehicle infotainment、IVI）コントローラ、車体制御モジュール（body control module、BCM）、および車両制御ユニット（vehicle control unit、VCU）を含むが、これらに限定されない。車載計算装置は、具体的には、計算および処理能力を有するチップを有してもよいし、またはプリント回路基板（printed circuit board、PCB）に集積されたプロセッサおよびメモリなどの複数の構成要素の集合であってもよい。プロセッサは、中央処理装置（central processing unit、CPU）、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（digital signal processing、DSP）、特定用途向け集積回路（application－specific integrated circuit、ASIC）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（field－programmable gate array、FPGA）または別のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲートまたはトランジスタ論理デバイス、ディスクリートハードウェア部品、グラフィック処理装置（graphics processing unit、GPU）、システムオンチップ（system on chip、SoC）、および人工知能（artificial intelligence、AI）チップを含むが、これらに限定されない。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサまたは任意の従来のプロセッサなどであってもよい。前述の説明から、比較的計算量の大きいチップが車載計算装置内に配置されるため、装置が使用されるときの放熱要件が比較的高いことが知られ得る。したがって、本出願は、車載計算装置の放熱効果を改善するために放熱器を提供する。使用時、放熱器は、車載計算装置の信頼できる動作を保証するために、車載計算装置に固定的に接続され、車載計算装置の熱を車載計算装置の外部に伝導するように構成される。任意選択で、計算能力を有するチップの熱を放熱することに加えて、本出願で提供される放熱器は、電子デバイスの、熱が放熱されるべき別のタイプの高出力電子構成要素、例えばネットワークアダプタおよびハードディスクの熱を放熱してもよい。

次に、対流熱伝達におけるニュートンの冷却の法則を参照して、本出願で提供される放熱器の動作プロセスがさらに説明される。具体的な式は以下の通りである。

対流熱伝達では、ニュートンの冷却の法則が計算に使用される。

、ただし、
式中、h_cは、W（m²＊℃）の単位の対流熱伝達係数であり、
Aは、m²の単位の対流熱伝達面積であり、
t_wtは、℃の単位の高温表面の温度であり、
t_fは、℃の単位の冷却流体の温度であり、

は、Wの単位の熱である。

前述の式から、以下の方法が放熱器の放熱効率を改善するために使用され得ることが知られ得る。

方法1：熱伝達面積A（すなわち、フィン面積）が増加される、例えば、フィンの数が増加される。最初に、放熱器の放熱能力は、フィンの数によって増加される。しかしながら、フィンの数が一定の数まで増加されると、フィン表面の粘性力の作用を受けて、空気流抵抗が増加し、空気流速度が低下する。フィンの数がさらに増加された場合、放熱器の熱伝達能力は増加しない。それどころか、放熱器の放熱能力は低下する。したがって、熱伝達能力を改善するために、フィンの数は無制限に増加され得ない。

方法2：対流熱伝達係数h_cが増加される。自然対流熱伝達は、主に以下の通りであり、冷気と熱気との密度差により浮力が形成され、これにより、熱気が上昇して冷気が補充され、その結果、放熱器のフィン表面の熱が除去される。対流熱伝達係数を改善するためには、冷気が容易に補充される必要がある。

さらに、本出願で提供される放熱器は、本出願の添付の図面を参照してさらに説明される。

図1は、本出願による放熱器の上面図である。図2は、本出願による放熱器の側面図である。図に示されているように、放熱器は、放熱板10を含む。電子デバイスに接続するとき、放熱板10は、電子デバイスに固定的に接続される。任意選択で、電子デバイスの筐体が、放熱板10として使用されてもよい。説明を簡単にするために、本出願の以下の内容は、図1に示されている放熱板10を例として使用して説明される。

図1に示されているように、放熱板10は、矩形の金属板であり、銅板またはアルミニウム板などの一般的な熱伝導性材料から作製された放熱板10である。加えて、放熱板10の有効放熱面の面積は、熱が放熱されるべき構成要素またはデバイスの表面積以上である必要がある。すなわち、熱が放熱されるべき電子構成要素の熱を伝導するために使用される、放熱板10の表面の面積は、熱が放熱される必要がある、電子デバイスの領域の面積に等しいか、または熱が放熱されるべき電子構成要素の熱を伝導するために使用される、放熱板10の表面の面積は、熱が放熱される必要がある、電子デバイスの領域の面積よりも大きい。放熱板の形状は、本出願では限定されず、放熱板の具体的な形状は、具体的な実施時に放熱板が適合される電子デバイスと、熱が放熱されるべき構成要素の形状およびサイズとに基づいて適宜調整され得る。

図1に示されている放熱器は、4つの放熱領域を含む。4つの三角形領域を形成するために放熱器の対角線が交差され得、各三角形領域は放熱領域であり、放熱領域の面積は同じである。具体的な実施プロセスでは、放熱路を形成するために、放熱板は最初に4つの放熱領域に分割され得、次に放熱フィンが各放熱領域内に配置される。放熱器の有効放熱面の面積は、熱が放熱されるべき電子構成要素の表面積以上であり得る。

本出願で提供される放熱器は、電子デバイスの、熱が放熱されるべき1つの構成要素の熱を放熱し得るし、または同じ電子デバイスの、熱が放熱されるべき複数の構成要素の熱を同時に放熱し得る。放熱器が、熱が放熱されるべき1つの構成要素の熱を放熱する場合、放熱器の有効放熱面の面積は、熱が放熱されるべき構成要素の表面積以上であり得る。放熱器が複数の放熱構成要素の熱を放熱する場合、放熱器の有効放熱面の面積は、熱が放熱されるべきすべての構成要素の表面積の合計以上であり得る。

放熱板10は、互いに反対側の2つの表面を有する。説明を簡単にするために、2つの表面は、それぞれ第1の表面および第2の表面と命名され得る。放熱板10の第1の表面は、熱が放熱されるべき電子構成要素から離れた表面である。第2の表面は、熱が放熱されるべき構成要素に接続される表面であり、電子デバイスの、熱が放熱されるべき電子構成要素に取り付けられて接続されるために使用され、熱が放熱されるべき電子構成要素の熱を放熱板10に伝達するように電子構成要素と熱伝導接触する。図1では、放熱板10の第1の表面に4つの放熱領域が配置され、4つの放熱領域は周方向に配置される。図1に示されているように、4つの放熱領域は、放熱板10の中心の周囲に対称に配置される。各放熱領域は、三角形の構造を有し、三角形の構造の頂点は放熱板10の中心を向いている。4つの放熱領域は、それぞれ放熱領域20a、放熱領域20b、放熱領域20c、および放熱領域20dと命名される。放熱領域20aと放熱領域20cとは、放熱板10の中心に関して対称に配置され、放熱領域20bと放熱領域20dとは、放熱板10の中心に関して対称に配置される。説明を簡単にするために、放熱領域20a、放熱領域20b、放熱領域20c、および放熱領域20dは、それぞれ第1の放熱領域、第2の放熱領域、第3の放熱領域、および第4の放熱領域とも呼ばれ得る。放熱領域が具体的に配置されるとき、隣り合う放熱領域は、隙間を空けて互いに離間される。図1に示されているように、4つの放熱領域が使用される場合、4つの放熱領域は間隔を空けて配置される。放熱領域間の間隔は、それぞれ隙間30a、隙間30b、隙間30c、および隙間30dである。隙間30a、隙間30b、隙間30c、および隙間30dは、X字状の通気路を形成し、形成されたX字状の通気路は、放熱板10の中心位置を通る。

図1に示されているように、放熱器に4つの放熱領域が使用される場合、4つの放熱領域は周方向に配置され、中空領域40が、中央で4つの放熱領域によって囲まれる。中空領域40は、放熱板10の中央領域に位置し、異なる放熱領域間の隙間によって形成された「X」字状の通気路は、中空領域40を通り抜け、中空領域40に接続される。加えて、各放熱領域は、1つの放熱路を含み、放熱路は、空気入口および空気出口を有する。放熱路の空気出口は、隣り合う2つの第1の放熱フィンによって形成された通路の上方であって中空領域40に向かう方向にある。空気入口は、中空領域40から離れている。4つの放熱領域の異なる放熱領域の空気入口の開口方向は異なる。

任意選択で、すべての領域の隣り合う第1の放熱フィン間の間隔が同じである場合、互いに対向して配置される2つの放熱領域の放熱路は接続されてもよい。例えば、図1に示されているように、放熱領域20aおよび放熱領域20cにおいて、放熱領域20aと放熱領域20cとの、互いに対向して配置される放熱路が接続されるように、同じ放熱領域の第1の放熱フィンは等間隔かつ平行に配置される。同様に、放熱領域20bと放熱領域20dとの、互いに対向して配置される放熱路も接続される。別の接続される放熱路は、前述の放熱器の対向する放熱領域にさらに形成される。熱が放熱されるべき構成要素の異なる領域で熱が不均一に発生する場合、または同じ放熱器が複数の構成要素の熱を放熱し、これらの構成要素が異なる仕方で熱を発生させる場合、前述の構造において、別の領域が、熱が放熱されるべき構成要素の高出力放熱領域または高出力構成要素の熱の放熱を補助するために使用されてもよく、その結果、放熱器の放熱効果が改善される。

任意選択で、等しい面積を有する4つの三角形の放熱領域に加えて、図1に示されている放熱板10は、別の数の放熱領域、例えば3つの放熱領域または5つの放熱領域に分割されてもよい。図1に示されている放熱器が3つの放熱領域に分割される場合、図1の放熱領域20aおよび放熱領域20bは1つの放熱領域にグループ化され、放熱領域20cおよび放熱領域20dはそれぞれ、独立した放熱領域として使用されることが理解されよう。5つの放熱領域が使用される場合、図1の任意の放熱領域が2つの放熱領域に分割されることが理解されよう。しかしながら、放熱領域がいくつ使用されるかにかかわらず、配置される放熱領域が周方向に配置されることを保証する必要がある。

次に、本出願で提供される放熱路が、図1および図2を参照してさらに説明される。本出願で提供される4つの放熱領域は同じ構造を有するため、簡潔にするために、4つの放熱領域のうちの1つが説明のための例として使用される。各放熱領域は、放熱板10に固定的に接続され、かつ間隔を空けて配置された複数の放熱フィン21を含む。放熱フィン21は、第1の放熱フィンとも呼ばれ得る。放熱フィン21は、放熱板10の第1の表面に溶接されてもよいし、または放熱フィン21と放熱板10とは一体構造に作製される。図1に示されているように、各放熱フィン21は、平板状の放熱フィンであり、放熱フィン21（長さ方向）は、放熱板10の第1の表面に対して垂直である。放熱板上には、複数の放熱フィン21が配置される。複数の放熱フィン21は、互いに平行に一列に配置され、単一列に配置された放熱フィン21の配置方向は、放熱板10の第1の表面の一側縁の長さ方向である。各放熱フィン21に関して、放熱板の縁を基準として、同じ放熱領域の異なる放熱フィン21の長さは、第1の閾値に基づいて徐々に短くされる。第1の閾値は、サービス要件に基づいて設定されてもよいし、または熱が放熱されるべき電子構成要素の表面積と、放熱板の有効放熱面積とに基づいて設定されてもよい。図3に示されているように、第1の放熱フィン21は、放熱板10の第1の表面の側縁に近い一端において面一または略面一である。第1の放熱フィン21は、他端では「＞」の矢印状に配置され、中央の第1の放熱フィン21が放熱領域において最も長い放熱フィンである。第1の放熱フィン21の長さは、中央から両側への方向に徐々に短くされ、これにより、放熱領域全体が、二等辺三角形と同様の構造を形成する。

同じ放熱領域の隣り合う2つの第1の放熱フィン21は、隙間を空けて互いに離間され、複数の間隙が前述の放熱路を形成する。この放熱路は、第1の放熱路とも呼ばれ得る。放熱フィン21が間隔を空けて配置されるとき、放熱フィン21は等間隔に配置される。隣り合う2つの放熱フィン21間の隙間の幅は変化しない、すなわち、隙間は直線状の隙間であり、隙間の幅は変化しない。

任意選択で、等間隔に加えて、同じ放熱領域の放熱フィン21間の間隔は不等間隔に設定されてもよい。放熱路の空間は、指定されたモデルの放熱構成要素の熱を効果的に放熱するために、具体的な実施要件を参照して設計され得る。加えて、複数の第1の放熱フィンが不等間隔に配置されることで、放熱器の第1の放熱フィンの数も低減され得、その結果、放熱器全体のコストが低減される。

任意選択で、異なる放熱領域の放熱フィン21間の間隔は、同じであっても異なっていてもよく、具体的な実施時に具体的な要件に基づいて設定されてもよい。熱が放熱されるべき異なる構成要素および同じ放熱構成要素の異なる部分が、異なる仕方で熱を発生させることを考慮して、放熱器の複数の放熱領域は、熱が放熱されるべき異なるタイプの構成要素または同じ放熱器の異なる部分の熱を放熱してもよい。熱が放熱されるべき構成要素の異なる放熱領域または熱が放熱されるべき構成要素の異なる部分の放熱効果を考慮して、各放熱領域の放熱フィン21間の間隔は、異なる数の放熱空気ダクトを形成するために、具体的な実施要件に基づいて設定されてもよく、その結果、熱が放熱されるべき高出力構成要素または熱が放熱されるべき同じ構成要素の異なる領域の熱は効果的に放熱される。

図3は、本出願による放熱構造における空気流の概略図である。4つの放熱領域が中空領域40を囲む場合、4つの放熱路の空気出口が中空領域40を囲み、放熱路は、放射性パターンで中空領域40の周囲に配置され、空気は、異なる方向から4つの放熱路の空気入口に進入する。例えば、放熱領域20aの空気入口は上方を向いており、空気は、放熱領域20aの放熱路には上から下に向かって進入してもよい。放熱領域20cの空気入口は下方を向いており、空気は、放熱領域20cの放熱路には下から上に向かって進入してもよい。放熱領域20bの空気入口は左方を向いており、空気は、放熱領域20bの放熱路には左から右に向かって進入してもよい。放熱領域20dの空気入口は右方を向いており、空気は、放熱領域20dの放熱路には右から左に向かって進入してもよい。4つの放熱路の長さ方向は、それぞれ、放熱路が位置する、放熱板10の第1の表面の縁に対して垂直である。

使用時、放熱器の外部の空気は、上下左右の4つの方向から放熱器に進入し、前述の4つの放熱領域を通過した後、中空領域40で合流する。気圧と空気の温度との関係から、高温空気の気圧は比較的低く、低温空気の気圧は比較的高いことが知られ得る。加えて、放熱領域を流れるとき、放熱器の外部の冷たい低温の空気は熱を吸収して高温の空気となり、この高温の空気が中空領域40で合流することで、中空領域40の気圧は比較的低くなり、その結果、サイフォン空洞が形成される。図2および図3に示されているように、サイフォン空洞は、円筒状の空間領域であり、放熱領域20a、放熱領域20b、放熱領域20c、および放熱領域20dに対応する放熱路の各々に接続されている。加えて、サイフォン空洞は、隙間30a、隙間30b、隙間30c、および第4の隙間30dに形成された放熱路の各々にさらに接続されており、この放熱路は、第2の通気路とも呼ばれ得る。図3において4つの放熱領域が配置されている場合、空気は、上、下、左、右、左上、右上、左下、および右下の8つの方向から放熱器の内部に進入し得る。放熱領域を流れるとき、放熱器の外部の冷たい低温の空気は、第1の放熱フィン21の熱を吸収して高温の空気となる。空気が流れている間、高温空気の気圧は比較的低いため、高温空気が中空領域40を流れるとき、中空領域40は低圧領域となる。空気流の原理から、空気は高圧領域から低圧領域に流れることが知られ得る。したがって、中空領域40はサイフォン効果を発生させ得、その結果、放熱路内の空気流の速度が上昇する。サイフォン空洞の吸着により、空気流効果が改善され得、その結果、放熱効果が改善される。従来技術において、技術的解決策は、空気が左側および右側からのみ放熱器に進入し得、放熱領域の制限により上側および下側から放熱器に進入し得ず、その結果、限定的な量の空気が放熱器に進入することである。従来技術の技術的解決策と比較して、空気が8つの方向（上、下、左、右、左上、右上、左下、および右下）から進入することで、進入する空気の量が効果的に改善され得、その結果、放熱器の放熱効果が改善される。

図4は、本出願による別の放熱器の概略構造図である。図4に示されている放熱器に示されている構造の参照番号であって、図1に示されている構造の参照番号と同じ参照番号については、図1の説明を参照されたい。図4に示されているように、図1に示されている放熱フィン21に加えて、図4に示されている放熱器の放熱領域は、放熱フィン22を含む。放熱フィン22は、第2の放熱フィンとも呼ばれ得る。図4において、放熱領域の構造および面積は同じである。簡潔にするために、放熱領域のうちの1つが説明のための例として使用される。

図5は、本出願による別の放熱器の概略三次元図である。図6は、本出願による放熱器の上面図である。放熱領域は、放熱フィン21を含む。放熱フィン21の配置方法については、図1の関連する説明を参照されたい。放熱領域は、放熱フィン21に挿入される放熱フィン22をさらに含み、放熱フィン22は間隔を空けて配置される。図4に示されているように、放熱フィン22も平板状の放熱フィンを使用し、放熱フィン21は放熱フィン22に対して垂直である。例えば、放熱フィン21（長さ方向）は、第2の放熱フィン22（長さ方向）に対して垂直になるように配置される。「放熱フィン22の長さ方向は、第1の放熱フィン21の長さ方向に対して垂直である」ことは具体的な例にすぎないことを理解されたい。任意選択で、第2の放熱フィン22は、別の方法で第1の放熱フィン21に接続されてもよい。例えば、放熱フィン21の長さ方向と放熱フィン22の長さ方向とを結ぶことによって形成される夾角は、30°、45°、60°、または90°などの異なる角度である。

任意選択で、放熱フィン21と放熱フィン22との固定接続の効果を改善するために、スロットが、放熱フィン21の頂部（放熱フィン21の高さ方向の、第1の表面から離れた部分）に配置されてもよく、スロット列が複数の放熱フィン21に形成される。したがって、放熱フィン21が放熱フィン22に接続されるとき、放熱フィン22は、スロットに挿入されて締結される。具体的には、締まりばめまたは溶接およびリベット締めなどの異なる方法が使用されてもよい。複数のスロット列が複数の放熱フィン21に形成され、複数の放熱フィン22が、スロット列に1対1に対応して挿入されることで、放熱フィン21の頂壁に格子形状が形成される。

任意選択で、放熱フィン22が放熱フィン21に接続されるとき、図5に示されている放熱フィン22の配置方法に加えて、放熱フィン22は、放熱フィン21に重ねられるように配置されてもよく、溶接またはリベット締めによって放熱フィン21に固定的に接続される。

図7は、本出願に従って熱が放熱されるべき電子構成要素の熱を放熱器が放熱する構造の断面図である。図7は、放熱フィンの高さ方向における放熱器の概略断面図として理解され得る。図に示されているように、放熱器は、熱が放熱されるべき電子構成要素50に熱伝導接続される。熱伝導接続が具体的に実施されるとき、熱が放熱されるべき電子構成要素50は、放熱器の放熱板10に直接接触するか、または熱ペーストを使用して放熱板10に接続される。熱が放熱されるべき電子構成要素50によって発生した熱は、放熱板10に伝達され得、放熱板10を使用して、放熱フィン21および放熱フィン22によって形成された放熱路に伝導される。放熱路を流れる空気と放熱フィン21および／または放熱フィン22との熱交換によって、熱が除去される。図7に示されている矢印の流れ方向は、空気流方向である。放熱フィン21間の通路から冷気が放熱路に進入した後、冷気は放熱フィン21によって加熱されて熱気となり、熱気の一部は上昇する。熱気が放熱フィン22を通過するときに、放熱フィン22の熱が除去される。熱気の他の部分は、熱気がサイフォン空洞に流入して上昇するまで、放熱路内を流れ続ける。前述の説明から、放熱フィン22が配置されるとき、放熱フィン22は高すぎてはならないことが知られ得る。そうでない場合、放熱フィン21間の通路から進入する風が遮られる。放熱フィンはまた短すぎてはならない。そうでない場合、限定的な熱伝達面積が増大される。したがって、放熱フィン22が配置されるとき、放熱フィン22の高さが、放熱フィン21の高さの10％から15％であることで、放熱フィン22と放熱板10との間に十分な距離、例えば3mm、4mm、5mm、7mm、および8mmなどの異なる距離が設けられ得る。具体的には、放熱器のサイズに基づいて最適化が行われてもよい。

放熱フィン21および放熱フィン22が具体的に配置されるとき、放熱フィン21の厚さは、放熱フィン22の厚さよりも大きい。放熱フィン21が比較的厚いため、熱伝導率の係数（これは通常120wmKである）が比較的高く、これにより、放熱フィン21の上下の温度差が比較的小さく、放熱フィン22により良好に熱が伝達され得、放熱フィン22は効果的に放熱面積を拡大し得る。加えて、放熱フィン22は、放熱フィン21の頂部に挿入され、薄くて短い。これは、放熱フィン21間の空気流をほとんど妨げず、対流熱伝達係数h_cを低下させない。例えば、具体的な実施可能な解決策では、第1の放熱フィン21の厚さは1．8mmから2．2mmの間であり、放熱フィン22の厚さは0．8mmから1mmの間である。より具体的には、放熱フィン21の厚さは、1．8mm、2．0mm、および2．2mmなどの厚さであってもよく、放熱フィン22の厚さは、0．8mm、0．9mm、および1mmなどの厚さであってもよい。

任意選択で、各放熱領域内の放熱フィン22の数は、実際の状況に基づいて決定されてもよい。放熱フィン22が比較的薄い場合、放熱板の熱を伝導する表面積を増加させるために、より多くの放熱フィン22が各放熱領域内に配置されてもよい。放熱フィン22が比較的厚い場合、配置された第2の放熱フィン22が空気流に影響を与えないようにするために、より少ない放熱フィン22が配置されてもよい。しかしながら、放熱フィン22がいくつ使用されるかにかかわらず、放熱フィン22間の間隔が5mmである場合、冷却効果は比較的良好である。この場合、追加された第2の放熱フィン22は空気流に大きな影響を与えることがなく、放熱面積も増加される。

可能な実施形態では、前述の方法に加えて、放熱器は、別の形態で複数の放熱領域に分割されてもよい。例えば、「十字」構造を形成するために、放熱器の両側の縁の中間点が互いにつながれ、サイフォン空洞の形成を助けるために、図1に示されている中空領域と同様の中空領域が中央部に存在する。また、各放熱領域は、複数の第1の放熱フィンを含み、隣り合う2つの放熱フィン間に第1の放熱路が形成される。異なる放熱領域間の隙間に第2の放熱路が形成される。任意選択で、熱伝導効果を改善するために、第2の放熱フィンを使用して熱伝導面積が増加されてもよい。

前述の説明から、図4および図5に示されている放熱器では、放熱フィン22を追加することで放熱面積が増加され、追加された放熱フィン22は空気流を減少させないことが知られ得る。放熱フィン22はまた、熱が放熱されるべき構成要素によって放出される熱を伝導する際に放熱フィン21を補助し得、その結果、より良好な放熱効果が実施される。

図7は、本出願による電子デバイスの概略図である。電子デバイスは、デバイス本体と、熱が放熱されるべき電子構成要素と、デバイス本体上に配置された、前述の実施形態のいずれか1つの放熱器とを含む。電子デバイスは、前述の車載計算装置または別の計算モジュールであってもよい。しかしながら、前述の具体的な構造のどの1つが使用されても、複数の放熱領域を使用して電子デバイスの放熱が行われ、また、異なる放熱領域の空気入口の開口方向が異なることで、放熱器の空気入口の数が増加され、空気が異なる方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

任意選択で、図7に示されている電子デバイスにおいて、デバイス本体と放熱板10とは一体構造を有する。この場合、デバイス本体の筐体が放熱器の放熱板10として使用されてもよく、熱が放熱されるべき電子構成要素50の上面が、放熱板10に直接押し付けられてもよく、放熱板10と熱伝導を行ってもよい。あるいは、熱が放熱されるべき電子構成要素50は、熱接着剤を使用して放熱板10に接続されてもよく、熱が放熱されるべき電子構成要素50によって発生した熱は、熱接着剤を使用して放熱板10に伝達されてもよい。

図8は、本出願による車両の概略図である。図に示されているように、車両は、車体と、車体内に配置された、前述の実施形態のいずれか1つの放熱器または車体内に配置された電子デバイス100とを含む。少なくとも3つの放熱領域を使用して放熱が行われ、また、異なる放熱領域の空気入口の開口方向が異なることで、放熱器の空気入口の数が増加され、空気が異なる方向から進入し得、その結果、放熱効果が改善される。

可能な実施形態では、図8に示されている車両に加えて、本出願で開示された放熱器は、別のタイプのシステム、例えば、エッジスモールセルデバイス、サーバ、および記憶デバイスで使用されてもよい。具体的な実施時に、前述の実施形態で言及された放熱器の構造的特徴を参照し得る。放熱器のサイズは、熱が放熱されるべき電子構成要素の面積に基づいて設計され、空気入口の数および空気出口の数は、複数の放熱領域を有する構造を使用して増加され、その結果、熱が放熱されるべき構成要素の放熱効果が改善される。

前述の説明は、本出願の具体的な実施態様にすぎず、本出願の保護範囲を限定することを意図されていない。本出願で開示された技術的範囲内で当業者によって容易に考え出されるいかなる変形または置換も、本出願の保護範囲内にあるものとする。したがって、本出願の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

10 放熱板
20a 放熱領域
20b 放熱領域
20c 放熱領域
20d 放熱領域
21 第1の放熱フィン
22 第2の放熱フィン
30a 隙間
30b 隙間
30c 隙間
30d 隙間
40 中空領域
50 電子構成要素
100 電子デバイス

Claims

放熱板を備える放熱器であって、前記放熱器は、周方向に配置された複数の放熱領域を有し、前記放熱領域の各々は、互いに平行に配置された複数の第1の放熱フィンを有し、前記放熱領域の各々において隣り合う前記第1の放熱フィンは、第1の放熱路を形成しており、前記放熱板の中心から離れた、前記第1の放熱路の一端は、空気入口であり、前記放熱路の各々の上方であって中空領域に向かう方向が、空気出口である、放熱器。
前記放熱領域の各々における前記複数の第1の放熱フィンは、等間隔に配置されている、請求項1に記載の放熱器。
異なる前記放熱領域における前記放熱路の前記空気入口の開口方向が異なっている、請求項1または2に記載の放熱器。
前記放熱領域の各々における前記複数の第1の放熱フィンは、単一列に配置されており、前記複数の第1の放熱フィンの長さは、中央から両側に向かって徐々に短くなっている、請求項1から3のいずれか一項に記載の放熱器。
隣り合う前記放熱領域は、隙間を空けて互いに離間されており、前記隣り合う放熱領域間に第2の放熱路が形成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載の放熱器。
前記放熱器は、対角線が交差するように4つの前記放熱領域に分割されており、4つの前記放熱領域は対称に配置されており、前記放熱領域の面積は同じである、請求項1から5のいずれか一項に記載の放熱器。
隣り合う前記放熱領域が隙間を空けて互いに離間されている場合に、前記放熱領域間の前記隙間がX字状の通気路を形成している、請求項6に記載の放熱器。
中空のサイフォン空洞が、前記放熱板上で前記複数の放熱領域によって囲まれており、前記複数の放熱領域における前記空気出口は、前記サイフォン空洞に接続されており、前記サイフォン空洞は、前記放熱路内の空気流の速度を上昇させるために低圧領域を発生させるように構成されている、請求項1から7のいずれか一項に記載の放熱器。
前記放熱領域の各々は、間隔を空けて配置され、かつ前記複数の第1の放熱フィンに挿入された複数の第2の放熱フィンをさらに備え、前記第2の放熱フィンの各々の長さ方向は、前記第1の放熱フィンの各々の長さ方向と非平行である、請求項1から8のいずれか一項に記載の放熱器。
前記第2の放熱フィンの前記長さ方向は、前記第1の放熱フィンの長さ方向に対して垂直である、請求項9に記載の放熱器。
前記放熱板から離れた、前記第1の放熱フィンの一方の側にスロットが配置されており、前記第2の放熱フィンは前記スロットに挿入されている、請求項9または10に記載の放熱器。
前記第2の放熱フィンの高さは、前記第1の放熱フィンの高さの10％から15％である、請求項9から11のいずれか一項に記載の放熱器。
前記第1の放熱フィンの厚さは、前記第2の放熱フィンの厚さよりも大きい、請求項9から12のいずれか一項に記載の放熱器。
前記第2の放熱フィンの隣り合う放熱フィン間の間隔は、5mmから10mmである、請求項9から請求項13のいずれか一項に記載の放熱器。
前記放熱器と、熱が放熱されるべき電子構成要素とは熱伝導可能に互いに接続されており、前記電子構成要素によって発生した熱は、前記放熱板を使用して前記第1の放熱フィンまたは前記第2の放熱フィンに伝達され、
前記熱は、前記放熱路を流れる空気と、前記第1の放熱フィンまたは前記第2の放熱フィンとの熱交換によって除去される、請求項9から14のいずれか一項に記載の放熱器。
デバイス本体と、熱が放熱されるべき電子構成要素と、前記デバイス本体上に配置された、請求項1から15のいずれか一項に記載の放熱器とを備える電子デバイス。
前記デバイス本体と前記放熱板とは一体構造を有する、請求項16に記載の電子デバイス。
車体と、前記車体内に配置された、請求項1から15のいずれか一項に記載の放熱器または前記車体内に配置された、請求項16もしくは17に記載の電子デバイスとを備える車両。