JP2975279B2

JP2975279B2 - 発熱素子の冷却装置

Info

Publication number: JP2975279B2
Application number: JP29857994A
Authority: JP
Inventors: 孝志北原
Original assignee: PII EFU YUU KK
Current assignee: PII EFU YUU KK
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH08162789A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱素子の冷却装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発熱素子をスポット的に冷却するための
冷却装置としては、従来、ファン装置を搭載したヒート
シンク装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ファン付きヒ
ートシンクによる冷却は、温風を発熱素子の周囲に吹き
出す構成を取るために、温風をファン装置により再び吸
気することとなり、冷却効率の増大を求めることができ
ないという欠点を有する。

【０００４】本発明は、以上の欠点を解消するためにな
されたものであって、発熱素子から離れた位置での吸気
を可能にし、冷却性能を向上させた発熱素子の冷却装置
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、熱伝導性の良好な材料で形成され、ベース部上の両
側縁部に導風管装着領域を残して複数の放熱フィンを立
設したヒートシンク本体と、先端で二股に分岐する断熱
性を有する中空体で、二股分岐部を導風管装着領域に装
着した導風管とを有し、前記放熱フィンは導風管装着領
域間を連結するプレート形状をなすとともに、導風管の
二股分岐部には、放熱フィン間の間隙部に冷却風を噴出
させる送風用小孔が設けられ、かつ、放熱フィン間の間
隙部は、該間隙部の両側部から対向する他の側方開放部
に向かい、対向辺に行くにしたがって絞られながら上方
に抜ける冷却風流を発生させる仕切板により区画される
発熱素子の冷却装置を提供することにより達成される。

【０００６】

【作用】本発明において、発熱素子７０の冷却は、送風
装置５０からの冷却風を導風管２０によりヒートシンク
本体１０に導くことにより行われる。導風管２０を使用
することにより、発熱部位と冷却風供給部位を離して配
置することが可能となり、温風となったエアーを再吸気
することによる冷却効率の低下が防止される。また、導
風管２０には断熱性を持たせることにより、導風管２０
自体の温度上昇が防止され、導風途中における冷却風の
温度上昇が効果的に防止される。

【０００７】また、送風用小孔２１をスリット形状に形
成することにより、オフィス環境等にある細長の浮遊性
塵埃による送風用小孔２１の目詰まりが効果的に防止さ
れる。

【０００８】導風管２０の先端を二股に分岐させること
により、各放熱フィン１２と送風用小孔２１との間隔が
均等になり、各放熱フィン１２に対する均等で、かつ効
率的な冷却が可能になる。

【０００９】放熱フィン１２の形状をプレート形状と
し、装置本体内における冷却風の送風方向に沿って傾斜
状に配置することにより、排気側の圧損が低下し、冷却
効率の向上がもたらされる。

【００１０】プレート状に形成される放熱フィン１２、
１２間の間隙部１２ａに側方から冷却風を噴出させ、か
つ、放熱フィン１２、１２間の間隙部１２ａに仕切板３
０を配置した場合には、冷却風の排出側における乱流の
発生に伴う冷却効率の低下が防止される。

【００１１】導風管２０の温度上昇を防止するための方
法が請求項６ないし９において提供されており、請求項
６においては、導風管２０の底壁に突起が突設し、導風
管装着領域の底壁と導風管２０との間に空気層を形成す
ることが、請求項７においては、導風管２０と、導風管
装着領域の底壁との接触部に断熱材を介装することが示
される。また、請求項８記載の発明において、導風管２
０には輻射熱防止の塗装が施され、請求項９記載の発明
において、導風管２０にはアルミニウム箔が貼着され
る。

【００１２】ヒートシンク本体１０上に、送風用小孔２
１から噴出する冷却風を吸引するファン装置４０を搭載
することによって、温風は直ちに外部に強制排気され、
冷却効率のさらなる向上が図られる。この場合、放熱フ
ィン１２の上端に切欠１２ｂを形成してファン装置４０
との間に空間を形成すると、風切り音、あるいは冷却風
の風量の減少が防止される。

【００１３】また、ファン装置４０により導風管２０を
吊持して、導風管２０と導風管装着領域の底壁との間に
空気層を形成した場合には、導風管２０のヒートシンク
による温度上昇が防止される。

【００１４】さらに、導風管２０の基端ヒートシンク本
体１０からの突出部を屈曲可能とした場合には、限られ
たスペース内での導風管２０の引き回し作業が容易にな
り、さらに、送風装置５０への接続も容易になる。

【００１５】

【実施例】先ず、図２に冷却装置の使用状態を示す。図
示の例は、シェルフ６０内に収納される発熱素子７０に
対する冷却構造を示すもので、シェルフ６０内に収納さ
れ、バックパネルにプラグイン接続される複数のプリン
ト基板８０、８０上には、発熱素子７０を含む各種の素
子８１、８１・・が実装されており、これらの素子８１
を空冷するために冷却ファン６１が設置される。なお、
図２において６２は各プリント基板８０に均等に冷却風
を送風するために設けられるエアーダクトを示す。

【００１６】冷却装置Ａは、スポット的に冷却する対象
となる発熱素子７０上に搭載され、蛇腹ダクト６３等を
介して送風装置５０が接続される。接続する送風装置５
０としては、シロッコファン、ブロアー、コンプレッサ
等、高い静圧特性を備えたものが望ましく、図示の実施
例においては、シロッコファンが使用されている。

【００１７】上記冷却装置は、図１に示すように、発熱
素子７０の上面に搭載されるヒートシンク本体１０と、
ヒートシンク本体１０上に搭載される導風管２０と、ヒ
ートシンク本体１０の上部に固定されるカバー体９０と
から構成される。ヒートシンク本体１０は、アルミニウ
ム等の熱伝導性に優れた材料により形成されており、発
熱素子７０上に固定されるベース部１１の上面には複数
の放熱フィン１２、１２・・が立設される。ヒートシン
ク本体１０の上面には、放熱フィン１２が立設されない
導風管装着領域が平行に２列形成される。なお、図１に
おいて７１はプリント基板８０に実装するためのリード
を示す。

【００１８】一方、導風管２０は、先端に二股分岐部２
２を有する中空体であり、先端が閉塞壁２３により閉塞
された二股分岐部２２を、カバー体９０により天井面が
形成される導風管装着領域に挿入してヒートシンク本体
１０に装着される。この導風管２０の二股分岐部２２の
側壁には多数の送風用小孔２１、２１・・が開設されて
おり、導風管２０の一端を蛇腹ダクト６３に連結して送
風装置５０から導風される冷却風を送風用小孔２１から
噴出させる。

【００１９】また、上記導風管２０内を通る冷却風が導
風管２０自体の熱により暖められることによる冷却性能
の低下を防止するために、導風管２０は断熱性を有する
材料に形成される。導風管２０に断熱性を付与するため
には、導風管２０自体を断熱性材料で形成する以外に、
導風管２０の外周に、輻射熱防止用の塗装を施したり、
あるいはアルミ箔を貼着してもよい。また、導風管２０
の底壁とヒートシンク本体１０のベース部１１との接触
面積を小さくすることも導風管２０の温度上昇を防止す
る有効な手段であり、このために、導風管２０の底壁に
突起を形成したり、あるいはベース部１１との境界にＯ
リング等を装着し、該導風管２０の底壁とベース部１１
との間に空気層を形成してもよい。

【００２０】さらに、導風管２０に設けられる送風用小
孔２１は、冷却風により運ばれてくる室内の綿埃等の浮
遊塵埃による目詰まりが生じにくい形状とするのが望ま
しく、綿埃等が細長い繊維状であることを考慮すると、
１ｍｍ×３〜４ｍｍ程度のスリット状に形成するのが望
ましい。

【００２１】また、送風用小孔２１から噴出される冷却
風の排気側の抵抗を低くすることは、圧損を低減するた
めに有効であり、このために、プレート状の放熱フィン
１２を使用する場合には、図１に示すように、放熱フィ
ン１２から放出される温風の風向きが冷却ファン６１に
よる冷却風に沿うように、傾斜して配置することが望ま
しい。なお、図１において冷却ファン６１による風向き
は破線矢印で示されている。

【００２２】なお、以上の説明において、放熱フィン１
２は細長のプレート形状をなしているが、ピン型等、種
々のものが使用できる。また、図示の実施例においては
先端が二股に分岐した導風管２０が示されているが、直
杆状であってもよい。さらに、本実施例においては、蛇
腹ダクト６３を使用して送風装置５０に導風管２０を接
続する場合を示したが、導風管２０の送風装置５０側端
部、あるいは導風管２０の一部に可撓性を持たせておく
ことにより、蛇腹ダクト６３を使用することなく容易に
送風装置５０に接続することが可能になる。

【００２３】図３ないし図５に本発明の第２の実施例を
示す。なお、以下の説明において、上述した実施例と同
一の構成要素は、図中に同一符号を付して説明を省略す
る。この実施例におけるヒートシンク本体１０は、ベー
ス部１１の上面にプレート状の放熱フィン１２、１２・
・を平行に突設して形成される。放熱フィン１２は、左
右両側縁部を除く中央部に形成されており、ベース部１
１上面で、上記放熱フィン１２が突設されない領域が導
風管装着領域として利用される。

【００２４】導風管２０からの冷却噴流の圧損を少なく
して放熱フィン１２間の各間隙部１２ａに冷却風を均等
に供給するために、各放熱フィン１２の立ち上がり縁に
は、図４（ａ）において鎖線で示すように、冷却風の下
流に行くにしたがって切り込み深さが深くなるＶ字状の
切欠１２ｃが形成される。

【００２５】導風管２０は、先端に二股分岐部２２を有
した断面中空矩形状の筒体で、二股分岐部２２をヒート
シンク本体１０の導風管装着領域上に載置して装着され
る。導風管２０は、放熱フィン１２に対応する側の壁面
に複数の送風用小孔２１、２１・・を備えており、送風
装置５０からの冷却風を放熱フィン１２間の間隙部１２
ａに噴出する。冷却風の下流側での風速の低下を防止し
て各送風用小孔２１から均等に冷却風を噴出させるため
に、導風管２０の内部には、閉塞壁２３に行くにしたが
って通風断面積が徐々に減少するようにガイド板２４が
設けられる。

【００２６】一方、カバー体９０は、対向する２辺が両
端に位置する放熱フィン１２の上面に対応する矩形枠形
状をなし、枠内に複数枚の仕切板３０、３０・・が固定
される。各仕切板３０は、放熱フィン１２間の間隙部１
２ａの両側方開放部から導入される冷却風が中心部で干
渉し合うのを防止するとともに、間隙部１２ａ内での対
向流を実現するために設けられ、カバー体９０をヒート
シンク本体１０に固定した状態で下縁が放熱フィン１２
間の間隙部１２ａの底面、すなわち、ベース部１１の上
面に当接する高さ寸法を有し、かつ、放熱フィン１２、
１２間の各間隙部１２ａを対角状に横断して該間隙部１
２ａを三角形状に区画する姿勢で配置される。

【００２７】したがってこの実施例において、送風装置
５０を駆動すると、冷却風は導風管２０を通って放熱フ
ィン１２、１２間の間隙部１２ａに噴出される。放熱フ
ィン１２、１２間の間隙部１２ａ内では、図４、図５に
おいて矢印で示すように、間隙部１２ａの一方の側方開
放部から間隙部１２ａに沿って対向する他の側方開放部
に向かい、対向辺に行くにしたがって仕切板３０により
絞られながら上方に抜ける冷却風流が、両側方開放部を
始端として発生する。この冷却風の流れは、各放熱フィ
ン１２を境界壁とする対向流で、かつ仕切板３０により
両方向の冷却風同士の干渉が防止されるために、放熱フ
ィン１２の効率的な冷却が行われる。

【００２８】図６に本発明の第３の実施例を示す。この
実施例は上述した第２の実施例にファン装置４０を追加
して構成される。ファン装置４０は、下方から上方に向
かう冷却風流を発生させるもので、該ファン装置４０に
より、放熱フィン１２、１２間を通って暖められた温風
は強制的に放熱フィン１２、１２間の間隙部１２ａから
排気される。

【００２９】ヒートシンク本体１０上にファン装置４０
を固定するために、ファン装置４０には取り付け部材４
１が固定される。取り付け部材４１は断面Ｌ字形状をな
し、ファン側取り付け片４１ａにおいてファン装置４０
に固定される。また、導風管２０とヒートシンク本体１
０との接触による導風管２０の温度上昇を防ぐために、
取り付け部材４１には導風管２０が止着されており、フ
ァン装置４０を装着した状態において導風管２０はファ
ン装置４０により吊持され、底壁とヒートシンク本体１
０のベース部１１との間に断熱層となる空気層が形成さ
れる。なお、図６において４１ａは取り付け部材４１を
導風管２０に止着するための止着子を示す。

【００３０】したがってこの実施例において、送風装置
５０により送風され、導風管２０を通って放熱フィン１
２を冷却した温風は、ファン装置４０により上方に強制
排気されることから、より冷却性能を向上させることが
可能になる。

【００３１】この場合、図６（ａ）に示すように、各放
熱フィン１２、１２の上面を切り欠き、該切欠１２ｂに
よりファン装置４０と放熱フィン１２の上面との間に空
間を形成することにより、風切り音と風量の減少を防止
することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、導風管を使用することにより冷却風の取り込
み部を発熱部から離して配置することが可能となるため
に、温風の再吸気に伴う冷却効率の低下を防止すること
ができる。

【００３３】また、導風管には断熱処理が施されている
ので、導風管の温度上昇を防止することができ、導風管
内を通る冷却風の温度上昇を防止して冷却効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図である。

【図２】シェルフ内発熱素子に対する冷却構造を示す図
である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図４】図３の平面図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は
（ａ）のＢ部拡大図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す図で、（ａ）は正
面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１０ヒートシンク本体１１ベース部１２放熱フィン１２ａ間隙部１２ｂ切欠２０導風管２１送風用小孔２２二股分岐部３０仕切板４０ファン装置５０送風装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱伝導性の良好な材料で形成され、ベース
部上の両側縁部に導風管装着領域を残して複数の放熱フ
ィンを立設したヒートシンク本体と、先端で二股に分岐する断熱性を有する中空体で、二股分
岐部を導風管装着領域に装着した導風管とを有し、前記放熱フィンは導風管装着領域間を連結するプレート
形状をなすとともに、導風管の二股分岐部には、放熱フ
ィン間の間隙部に冷却風を噴出させる送風用小孔が設け
られ、かつ、放熱フィン間の間隙部は、該間隙部の両側部から
対向する他の側方開放部に向かい、対向辺に行くにした
がって絞られながら上方に抜ける冷却風流を発生させる
仕切板により区画される発熱素子の冷却装置。
【請求項２】前記導風管の底壁には突起が突設され、導
風管装着領域の底壁と導風管との間に空気層を形成した
請求項１記載の発熱素子の冷却装置。
【請求項３】前記導風管と、導風管装着領域の底壁との
接触部には断熱材が介装される請求項１記載の発熱素子
の冷却装置。
【請求項４】前記導風管には輻射熱防止の塗装、または
無電解めっきが施される請求項１、２または３記載の発
熱素子の冷却装置。
【請求項５】前記導風管には輻射熱防止のアルミニウム
箔等の金属箔層、または無電解メッキ層が形成される請
求項１、２または３記載の発熱素子の冷却装置。
【請求項６】前記ヒートシンク本体上には、送風用小孔
から噴出する冷却風を吸引するファン装置が搭載される
請求項１ないし５のいずれかに記載の発熱素子の冷却装
置。
【請求項７】前記放熱フィンの上端には切欠が形成さ
れ、前記ファン装置との間に空間を形成する請求項６記
載の発熱素子の冷却装置。
【請求項８】前記ファン装置により導風管を吊持して、
導風管と導風管装着領域の底壁との間に空気層を形成す
る請求項６または７記載の発熱素子の冷却装置。
【請求項９】前記導風管のヒートシンク本体からの突出
部は屈曲可能である請求項１ないし８のいずれかに記載
の発熱素子の冷却装置。