JP4076508B2 - 空気シャワー付き冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、包括的には空気衝突室を有する冷却装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、内部を通過する空気流を分断する空気衝突室を有する冷却装置であって、それによって、空気渦流を増加させ、その結果、冷却装置から空気流への熱伝達を向上させる冷却装置に関する。

電子技術において、ヒートシンクを電子装置に接触状態に配置して、電子装置の動作によって発生した廃熱をヒートシンクに熱伝達し、それによって電子装置を冷却することは既知である。マイクロプロセッサ（μＰ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、及び特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの高クロック速度電子装置の出現により、それらの電子装置によって発生する廃熱の量及びそれらの電子装置の動作温度が、クロック速度に正比例する。したがって、クロック速度が高いと、廃熱発生量が増加し、それによって電子装置の動作温度が上昇する。しかし、電子装置の効率的動作には、廃熱を常に効果的に除去することが必要である。

上記のような形式の電子装置から廃熱を放散させるための好適な手段として、ヒートシンク装置が一般的に使用されるようになった。典型的な用例では、冷却すべき部品を、プリント基板に取り付けられたコネクタによって担持する。たとえば、クリップまたは留め具を使用してヒートシンクをコネクタに取り付けることによって、ヒートシンクを部品に組み付ける。あるいは、電子装置を担持しているプリント基板にヒートシンクを組み付けて、留め具などを使用して、プリント基板にドリル加工された穴を介してヒートシンクをプリント基板に連結する。

最近の高クロック速度電子装置と組み合わせて使用されるヒートシンクは通常、ヒートシンクに接続された電気ファンを使用し、この電気ファンは、ヒートシンクの複数の冷却フィン／ベーン上に空気流を供給する働きをする。冷却フィン／ベーンは、ヒートシンクの表面積を増加させ、ヒートシンクからそのヒートシンクを包囲する周囲空気への熱伝達を最大にする。ファンは、空気を冷却フィンの上方及びその周りに循環させ、それによって冷却フィンから周囲空気へ熱を伝達させる。

上述したように、クロック速度が増加し続けることにより、電子装置によって発生する廃熱の量も増加している。したがって、これらの電子装置を十分に冷却するために、大型ヒートシンク及び／または大型ファンが必要である。ヒートシンクの寸法が増加する結果として、ヒートマス(thermal mass)が大型化し、熱を放散させることができる表面積も増大する。ファン寸法が増加すると、冷却フィンを通過する空気流も増加させることができる。

ファン及びヒートシンクの大型化には不都合な点がある。第１に、ヒートシンクの寸法は、縦方向に（すなわち、プリント基板に垂直な方向に）増加し、そのため、ヒートシンクの背が高くなり、ヒートシンクを担持しているシステム、たとえば、デスクトップコンピュータのシャシなどの縦空間にはまらなくなるであろう。

第２に、プリント基板が縦置き(vertical orientation)の場合、重く背の高いヒートシンクがプリント基板及び／または電子装置に機械的な応力を加え、その結果として装置またはプリント基板が故障する可能性がある。

第３に、背の高いヒートシンクでは、十分な空気流がファンに出入りできるようにするために、ヒートシンクとヒートシンク収容シャシとの間にさらなる垂直隙間が必要であろう。

最後になるが、冷却能力を高めるためにファン寸法を増加させる結果、ファンによって発生する騒音が増大する場合が多い。デスクトップコンピュータまたはポータブルコンピュータなどの多くの用途では、騒音発生を最小限に抑えることが非常に望ましい。さらに、電力供給をバッテリに依存するポータブル式の用例では、大型ファンによる電力消費量の増加は、廃熱を除去するための解決策として受け入れられない。

従来型冷却装置の別の問題点は、フィン／ベーン上を通る空気流が非渦流状になり得ることである。非渦流状の空気流である結果、空気流騒音を減少させることができるが、それはまた、フィン／ベーンから空気流への熱伝達を低下させる温度境界層を生成し、それにより、冷却装置から周囲空気への熱伝達率が低下する可能性がある。

したがって、温度境界層を分断し、冷却装置から冷却装置内を通る空気流への熱伝達率を向上させるために、増大空気渦流を利用する冷却装置が必要とされている。また、冷却装置の表面積、冷却装置の質量、または冷却装置を通る空気の流量を増加させる必要なしに、熱伝達率を向上させることができる冷却装置も必要とされている。

幅広く言えば、本発明は、部品から熱を放散させるための空気衝突室付き冷却装置で具現される。部品は一般的に、電子部品または電子装置であるが、本発明の冷却装置は、いずれの発熱装置とともに使用することができ、電子装置または部品での使用に制限されない。

幅広く言えば、本発明は、部品から熱を放散させる冷却装置で具現される。部品は、熱の除去を必要とする任意の部品にすることができる。冷却装置は、上面及び取り付け面を有するヒートマス(heat mass)を備えており、取り付け面は、ヒートマスを冷却すべき部品に熱接続するように適応している。複数のフィンが、ヒートマスの上面に連結されて、ヒートマスの垂直軸Ｖに関して略整列している。各フィンは、両側面、上縁部、前縁部及び後縁部を有し、また、フィンは互いに離隔配置されて、隣接フィン間に複数のスロットを画定している。スロットは、ヒートマスの長手軸に関して略整列している。

冷却装置はまた、空気入口を有する空気シャワーも備えており、この空気入口が空気シャワー内へ延びて、それによって空気衝突室を画定している。空気シャワーは、噴射面、及び空気衝突室から噴射面まで延在する複数の分断オリフィスを有する。噴射面は、フィンの上縁部に隣接した位置に配置され、それによって、分断オリフィスがスロットの上方に配置される。

第２空気流が、空気入口を通って空気衝突室に流入し、空気衝突室から分断オリフィスを通って流出する。第２空気流は、フィン間のスロットに流入して、スロットを通って流れる第１空気流と衝突する。第２空気流は、第１空気流内に渦流を誘発し、この渦流は、第１空気流内の熱境界層を分断する働きをし、それによって、フィン及びヒートマスから第１空気流への熱伝達率が向上する。

その結果、ヒートマスの寸法、フィンの表面積、ファンの寸法、または第１空気流の流量を増加させることに頼る必要なく、熱がヒートマス及びフィンからより効果的に除去される。

本発明の他の態様及び利点は、本発明の原理を例示する添付図面と組み合わせた以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

以下の詳細な説明及び幾つかの図面において、同様な部材には同様な参照番号を付けて示す。

例示のために図面に示されているように、本発明は、熱を部品から放散させるための冷却装置で具現されている。冷却装置は、上面及び取り付け面を有するヒートマスを備えている。取り付け面は、冷却装置によって冷却すべき部品にヒートマスを熱接続するように適応している。ヒートマスの上面に複数のフィンが連結されており、フィンは、ヒートマスの垂直軸（上面に垂直な軸）に沿って略整列している。各フィンは、両側面、上縁部、前縁部及び後縁部を有する。フィンは、互いに離隔配置されて、隣接フィン間に複数のスロットを画定しており、スロットは、ヒートマスの長手軸に沿って略整列している。

冷却装置は、フィンの上縁部に隣接した位置に配置された空気シャワーをさらに備えている。空気シャワーは、閉鎖端部で終端する空気衝突室を画定するように空気シャワー内へ延びた空気入口と、噴射面と、空気衝突室から噴射面まで延在する複数の分断オリフィスとを有する。噴射面がフィンの上縁部付近に配置され、それによって分断オリフィスがスロットの上方に配置される。実質的に、空気シャワーは中空構造であって、空気衝突室内へ空気流を流入させるために一側部が開放しており、また、さまざまな幾何学的形状の複数の分断オリフィスが噴射面に形成されている。

第２空気流が、空気入口を通って空気衝突室に流入し、空気衝突室から分断オリフィスを通って流出する。次に、第２空気流は、フィン間のスロットに入って、スロットを通って流れる第１空気流と衝突する。第２空気流は、第１空気流内に渦流を誘発し、この渦流が、第１空気流内の熱境界層を分断する働きをし、結果的に、フィン及びヒートマスから第１空気流への熱伝達率が向上する。したがって、熱はヒートマス及びフィンからより効果的に放散される。

従来型冷却装置では、フィン／ベーンの一定の断面積では、フィン／ベーンの高さを一定限界を超えて増加させても、フィン／ベーンから空気流への熱伝達率が改善されない。さらに、従来型冷却装置のフィン／ベーンを通る流量（立方フィート／分単位）（１フィート＝３０．４８ｃｍ）を増加させるためにファンの能力を増大させることも、空間的な制約、及び高能力ファンによって発生する騒音レベルによって制限される。

従来型冷却装置とは異なって、本発明の冷却装置の１つの利点は、空気シャワーが第２空気流をフィン間に噴射して熱境界層を分解し、それによって熱伝達率を増加させるので、フィン面積、フィン高さ及びファン能力を増加させることなく、フィン及びヒートマスから空気流への熱伝達率を改善することである。

図１〜図４において、部品から熱を放散するための冷却装置１０は、上面１５及び取り付け面１３を有するヒートマス１１を備えており、取り付け面１３は、ヒートマス１１を部品（図示せず）に熱接続するように適応している。複数のフィン１７が、ヒートマス１１の上面１５に連結されており、フィン１７は、ヒートマス１１の垂直軸Ｖに略整列している。各フィン１７は、両側面１７ｃ、上縁部１７ｔ、前縁部１７ａ及び後縁部１７ｄを有する。フィン１７は、互いに離隔配置されて、隣接フィン１７間に複数のスロットＳを画定しており、スロットＳは、ヒートマス１１の長手軸Ｌに沿って略整列している。

冷却装置１０は、空気シャワー２０をさらに備え、これは、空気衝突室２１を画定するように空気シャワー２０内へ延びた空気入口２２と、噴射面２３と、空気衝突室２１から噴射面２３まで延在する複数の分断オリフィス２５とを有する。噴射面２３がフィン１７の上縁部１７ｔに隣接して配置され、それによって分断オリフィス２５が隣接フィン１７の間のスロットＳの上方に配置される。空気衝突室２１は、空気シャワー２０内へ部分的に延びているだけであり、空気衝突室２１は、空気シャワー２０の閉鎖端部２４で終端している（図２、図３及び図４を参照）。空気衝突室２１は、空気入口２２の開口と分断オリフィス２５とを有するので、空気入口２２を通って空気衝突室２１に流入する空気流は、空気衝突室２１から分断オリフィス２５を通って流出する。

図１０ａ及び図１０ｂでは、第１空気流Ａ１が、フィン１７の間のスロットＳを通って流れる。第１空気流Ａ１は、前縁部１７ａでスロットＳに流入し、後縁部１７ｄでスロットＳから流出する正方向空気流にすることができるか、あるいは、第１空気流Ａ１は、後縁部１７ｄでスロットＳに流入し、前縁部１７ａでスロットＳから流出する負方向空気流にすることもできる。説明のため、図１０ａ及び１０ｂでは、第１空気流Ａ１が、前縁部１７ａから後縁部１７ｄへ流れるように（すなわち、正方向空気流）示されている。

第２空気流Ａ２が、空気入口２２を通って空気衝突室２１に流入し、空気衝突室２１から分断オリフィス２５を通って流出する。第２空気流Ａ２は、スロットＳに入って、第１空気流Ａ１と衝突し（図１０ａを参照）、第１空気流Ａ１内に渦流Ｄを誘発する（すなわち、第２空気流Ａ２が第１空気流Ａ１を分断する。図１０ｂを参照）。渦流Ｄは、第１空気流Ａ１内の熱境界層を分断する働きをし、フィン１７及びヒートマス１１から第１空気流Ａ１への熱伝達率を向上させる。熱伝達率が向上する結果、熱がヒートマス１１及びフィンからより効果的に除去され、それに伴って、冷却装置１０によって冷却すべき部品からの廃熱の除去効率が高まる。

図７ａには、第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ１^*、Ａ２）間の相互作用が、フィン１７の前縁部１７ａを望む断面図で概略的に示されている。第２空気流Ａ２は、空気衝突室２１から分断オリフィス２５を通って流出してスロットＳに流入し、そこで第２空気流Ａ２は第１空気流Ａ１またはＡ１^*と衝突してそれを分断する。正方向空気流の場合、図面の用紙の後方へ（すなわち、前縁部１７ａから後縁部１７ｄへ）流れるため、第１空気流Ａ１は「＋」で示されている。反対に、負方向空気流の場合、図面の用紙から前方へ（すなわち、後縁部１７ｄから前縁部１７ａへ）流れるため、第１空気流Ａ１^*は「●」で示されている。いずれの場合も、第２空気流Ａ２が第１空気流（Ａ１、Ａ１^*）内に渦流Ｄを誘発し、この渦流Ｄが熱境界層を分断する。

図７ｂでは、フィン１７、スロットＳ及びヒートマス１１をさらに詳細に示すために、空気シャワー２０が図示されていない。第１空気流Ａ１がスロットＳを通って流れる時、それはフィン１７の両側面１７ｃ、ヒートマス１１の上面１５、及び第１空気流Ａ１の方向に応じてフィン１７の前縁部１７ａまたは後縁部１７ｄを通過する。両側面１７ｃおよびヒートマス１１の上面１５が、第１空気流Ａ１にさらされる冷却装置１０の表面積の大部分を有するので、フィン１７及びヒートマス１１から第１空気流Ａ１に伝達される熱の大部分は、これらの表面の表面積によるものである。

フィン１７は、厚さがｔ_Fであり、スロットＳの間隔は距離ｄ_Sである。厚さｔ_F及び距離ｄ_Sは、用途に応じて決まり、たとえば、第１空気流Ａ１及び第２空気流Ａ２の空気流量（立方フィート／分）、冷却装置１０の所望質量、及び空気流（Ａ１、Ａ２）によって発生する空気流騒音の所望レベルなどのパラメータに応じて変化するであろう。

図１８ａにおいて、ヒートマス１１の取り付け面１３は冷却すべき部品（図示せず）と熱伝達状態にあるので、ヒートマス１１がより高温ｔ_Hである。第１空気流Ａ１がスロットＳに流入してその内部を（すなわち、前縁部１７ａから後縁部１７ｄに、またはその逆に）流れる時、第１空気流Ａ１の空気温度ｔ_Aが、ヒートマス１１の上面１５からフィン１７の上縁部１７ｔまで垂直軸Ｖに沿った方向に低下する。したがって、空気温度ｔ_Aは、上面１５での高温ｔ_Hから上縁部１７ｔでの低温ｔ_Lまで低下する。したがって、スロット内に垂直面に沿って点線ｔ_Aで示されたような温度勾配が存在する。

図１８ｂにおいて、第１空気流Ａ１は、接近速度Ｖ_AでスロットＳに流入する。長手軸Ｌに沿った方向（すなわち、前縁部１７ａから後縁部１７ｄまで、またはその逆）に、接近速度Ｖ_Aは、ヒートマス１１の上面１５での低速度Ｖ_Sからフィン１７の上縁部１７ｔでの高速度Ｖ_Fまで増加する。その結果、垂直面に沿って点線Ｖ_Aで示されたような速度勾配が生じる。第１空気流Ａ１がスロットＳを通過する時、薄い停滞空気層Ｓ_Lが上面１５に沿って発生し、その停滞空気層Ｓ_Lの厚さｔ_Sは、長手軸Ｌに沿った方向に増加し、そのため、停滞空気層Ｓ_Lは、前縁部１７ａより後縁部１７ｄでわずかに厚い。逆に、第１空気流Ａ１が後縁部１７ｄからスロットＳに流入する場合、停滞空気層Ｓ_Lは、後縁部１７ｄより前縁部１７ａで厚い。

第１空気流Ａ１の空気温度ｔ_Aの温度勾配と、第１空気流Ａ１の接近速度Ｖ_Aの速度勾配とを組み合わせた効果の結果として、熱境界層がスロットＳ内で停滞空気層Ｓ_Lの上方に発達する。停滞空気層Ｓ_Lの厚さｔ_Sは、上面１５の上方の数ミクロン（μｍ）程度であるので、熱境界層は、フィン１７の間の体積、すなわち、スロットＳ内の、上面１５とフィン１７の上縁部１７ｔとの間の空間で大きな部分を占める。

第１空気流Ａ１がスロットＳ内を流れる時、空気衝突室２１の分断オリフィス２５を通って流れる第２空気流Ａ２が、熱境界層を分断して、第１空気流Ａ１の渦流を増加させる。上面１５に位置する上記停滞空気層Ｓ_Lは、渦流によってほぼなくなる。熱境界層の分断は、フィン１７及びヒートマス１１から第１空気流Ａ１への熱伝達率を増加させ、それにより、第１空気流Ａ１は、フィン１７及びヒートマス１１の、第１空気流Ａ１にさらされる部分から廃熱を効率的に除去する。

好ましくは、第２空気流Ａ２は、スロットＳの垂直長さ全体（すなわち、垂直軸Ｖに沿って噴射面２３からヒートマス１１の上面１５までの空間）に沿って第１空気流（Ａ１、Ａ１^*）を分断し、それにより、スロットＳの垂直長さ全体に沿って渦流Ｄが誘発される。

図１８ｃにおいて、第２空気流Ａ２の温度ｔ₂が、第１空気流の流体内部温度ｔ_B（bulk fluid temperature）又は流体平均温度より低い（すなわち、ｔ₂＜ｔ_B）時、フィン１７及びヒートマス１１からの熱伝達がさらに向上する。第２空気流Ａ２は、第１空気流Ａ１と衝突して、低温ｔ₂が第１空気流Ａ１の流体内部温度ｔ_Bを低下させる。流体内部温度ｔ_Bの低下によって、フィン１７及びヒートマス１１から第１空気流Ａ１への熱伝達率(caloric heat transfer rate)が増加する。

図５ａ〜図６ｂにおいて、フィン１７は、空気シャワー２０の全長にわたる必要はない。たとえば、図５ａでは、フィン１７の前縁部１７ａが、空気入口２２から引っ込めた位置にある。図示しないが、後縁部１７ｄも、前縁部１７ａの場合と同様にして空気シャワー２０の閉鎖端部２４から引っ込めた位置に置くこともできる。反対に、図６ａでは、前後縁部（１７ａ、１７ｄ）が、空気入口２２及び閉鎖端部２４と略同一平面にあり、それにより、フィン１７は、空気シャワー２０のほぼ全長にわたっている。

図９及び図１９では、前縁部１７ａが空気入口２２から引っ込めた位置にあり、分断オリフィス２５が空気衝突室２１に沿って配置されて、分断オリフィス２５の一部が、前縁部１７ａの外に位置している。その結果、これらの分断オリフィス２５を通って流れる第２空気流Ａ２は、第１空気流Ａ１が前縁部１７ａからスロットＳに流入する前に、第１空気流Ａ１を分断して、第１空気流Ａ１内に予備渦流を誘発する（図１９を参照）。したがって、スロットＳに入る第２空気流Ａ２によって発生するスロットＳ内の渦流が、第１空気流Ａ１内の予備渦流によって増大する。このように、前縁部１７ａからスロットＳに流入する前に第１空気流Ａ１が層流である場合、予備乱流の発生が役立つであろう。たとえば、第１空気流Ａ１が、前縁部１７ａに流入する前に、ダクトまたは導管を通過する場合にも、ダクトまたは導管が、第１空気流Ａ１内に層流を生じるであろう。

同様に、図２０において、後縁部１７ｄが閉鎖端部２４から引っ込めた位置にある場合、後縁部１７ｄの外に配置された分断オリフィス２５を使用して、上述した通りに予備渦流を発生することができ、唯一の相違点は、第１空気流Ａ１が後縁部１７ｄから前縁部１７ａの方向に移動することである。

図４において、空気衝突室２１の分断オリフィス２５を、空気シャワー２０の空気入口２２または閉鎖端部２４のいずれか一方、またはその両方から引っ込めた位置に設けることができる。たとえば、分断オリフィス２５を空気入口２２から控え距離ｄ１ｉだけ閉鎖端部２４側へ配置することができ、それにより、噴射面２３の、空気入口２２に近い部分には、分断オリフィス２５が設けられない。分断オリフィス２５を控え距離ｄ１ｉに設ける利点の１つは、第１空気流Ａ１の分断が、フィン１７の前縁部１７ａからさらに内側に離れた位置で生じることである。したがって、控え距離ｄ１ｉを変化させることによって、第１空気流Ａ１に対する第２空気流Ａ２の分断効果を変更することができる。

さらに、控え距離ｄ１ｉの増減によって、分断オリフィス２５の数を増減することができる。空気衝突室２１内の空気圧にもよるが、分断オリフィス２５の数を減少させると、結果的にスロットＳに流入する第２空気流Ａ２の流量が増加するであろう。反対に、分断オリフィス２５の数を増加させると、結果的にスロットＳに流入する第２空気流Ａ２の流量が減少するであろう。

反対に、分断オリフィス２５を空気シャワー２０の閉鎖端部２４から控えて配置することができる。たとえば、分断オリフィス２５を閉鎖端部２４から控え距離ｄ２ｉだけ空気入口２２側へ配置することができ、それにより、噴射面２３の、閉鎖端部２４に近い部分には、分配オリフィス２５が設けられない。上述したように、控え距離ｄ２ｉを使用して、第１空気流Ａ１に対する第２空気流Ａ２の分断効果を変更することができる。

隣接する分断オリフィス２５間は等間隔である必要はない。熱境界層が前縁部１７ａから離れる方向に増加するので（前縁部１７ａから後縁部１７ｄに向かう正方向の空気流の場合の図１８ｂを参照）、好ましくは分断オリフィス２５をフィン１７の後縁部１７ｄに向かって狭い間隔にする（高密度に設ける）。

反対に、後縁部１７ｄから前縁部１７ａに向かう負方向の空気流の場合、熱境界層が後縁部１７ｄから離れる方向に増加するので、分断オリフィス２５をフィン１７の前縁部１７ａに向かって狭い間隔にする（高密度に設ける）のが好ましい。

図８では、第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ２）が、共通空気流源７０によって発生する。共通空気流源７０によって発生する空気流（図示せず）の一部が、第１空気流Ａ１としてスロットＳに流入し、空気流の別の一部が、第２空気流Ａ２として空気入口２２に流入するように、共通空気流源７０が配置される。

図１６ａ及び図１６ｂにおいて、（共通空気流源７０を含めた）空気流源７０は、たとえばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバまたはワークステーションなどの電子装置の冷却に通常使用される形式などの、電気ファン（図１６ａを参照）または電気ブロワ（図１６ｂを参照）にすることができる。空気流源７０は、ハブ７５と連結された複数のファンブレード７３を包囲するハウジング７１を有することができる。ハウジング７１の複数の取り付け穴７７を使用して、空気流源７０を冷却装置１０に取り付けることができる。

（図８及び図１３ａに示されているような）共通空気流源７０は、冷却装置１０に連結することができるが、冷却装置１０に対して、共通空気流源７０で発生した共通空気流ＡＣが（第１空気流Ａ１として）スロットＳ及び（第２空気流Ａ２として）空気入口２２に流入できるようにする位置に配置することができる。留め具等を使用して、共通空気流源７０を冷却装置１０に連結することができる。

図７ｂにおいて、ねじなどの留め具８１を取り付け穴７７（図８を参照）に挿入して、ねじ山を、スロットＳを画定する両側面１７ｃに係合させることができる。あるいは、フィン１７の前縁部または後縁部（１７ａ、１７ｄ）に、留め具８１のねじ山部分を受け取る穴１７ｈを設けることができる。穴１７ｈは、平滑な内孔を有することができるか、あるいは、留め具８１のねじ山と噛み合うねじ山を有するように穴１７ｈを機械加工することができる。

上記取り付け技法は例にすぎず、制限的ではないが、幾つかを挙げると、クリップ、ばね、接着剤、糊(glue)、接着テープ、ナット及びボルト、リベット及びベルクロを含めたさまざまな留め付け技法を使用して、共通空気流源７０を冷却装置１０に連結することができる。

図８及び図１３ａにおいて、共通空気流源７０は、第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ２）を形成する共通空気流ＡＣの供給専用のファンであるため、一体形ファンである。しかし、図１７では、システムファン８０が、システム空気流Ａ_Sを供給すると共に、本発明の冷却装置を冷却するための空気流Ａ_Fを供給することができる。システム空気流Ａ_Sは、システムファン８０を担持しているシステム（図示せず）内の部品を冷却するように働く一方、空気流Ａ_Fは、冷却装置１０と熱伝達状態にある部品５０を冷却するように働く。したがって、第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ２）は、空気流Ａ_Fから得られる。

システム空気流Ａ_Sをシステムへ送る第１ブランチ９２と、空気流Ａ_Fを冷却装置１０へ送る第２ブランチ９４とを有するダクト９０をシステムファン８０に連結することができる。たとえば、ダクト９０の入口端部９６をシステムファン８０の出口端部７９に連結することができ、システムファン８０からの空気流が、出口端部７９から出てダクト９０の入口端部９６に流入して、システム空気流Ａ_S及び空気流Ａ_Fに分岐される。

図１４では、共通導管９１を使用して、共通空気流ＡＣを共通空気流源７０から冷却装置１０へ流す（すなわち、送る）ことができる。上述したように、第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ２）は、共通空気流ＡＣから得られる。共通導管９１は、たとえば、ダクトにすることができる。共通導管９１は、冷却装置１０に連結することができるが、冷却装置１０に対して、共通空気流ＡＣが前縁部１７ａ及び空気入口２２に流入して第１及び第２空気流（Ａ１、Ａ２）を形成できるようにする位置に配置することができる。同様に、共通導管９１を共通空気流源７０に連結するか、あるいは共通空気流源７０から共通空気流ＡＣを受け取るように配置することができる。

図１３ｂ及び図１３ｃでは、第１空気流Ａ１及び第２空気流Ａ２が、個別空気流源によって発生する。第１空気流Ａ１は、個別空気流源７０によって発生し、第２空気流Ａ２は、個別空気流源７２によって発生する。個別空気流源７２は、ハウジング７４を有し、第２空気流Ａ２が空気入口２２に流入できるようにする位置に配置される。同様に、個別空気流源７０は、第１空気流Ａ１がフィン１７の前縁部（１７ａ）（図１３ｂを参照）または後縁部１７ｄ（図１３ｃを参照）のいずれかに流入できるようにする位置に配置されている。

個別空気流源７０を２つ、押し引き構造（図示せず）で使用することができ、その場合、一方の空気流源７０を前縁部１７ａに配置し、別の空気流源７０を後縁部１７ｄに配置する。これらの２つの空気流源７０の一方が、空気をスロットＳ内へ押し込み、２つのうちの他方が、空気をスロットＳから引き出す。押し引き構造の１つの利点は、空気流源７０の一方が故障した場合の冗長動作を与えることである。

（図１３ｂ及び図１３ｃの場合のように）一方の個別空気流源７０だけを使用する場合、その個別空気流源７０は、第１空気流Ａ１を両方向点線矢印で示すように（図１３ｂ及び図１３ｃを参照）、正方向空気流で空気をスロットＳに押し込むか、あるいは負方向の空気流で空気をスロットＳから引き出すかのいずれかを行うことができる。

個別空気流源（７０、７２）は、一体形ファンについて図８及び図１３ａを参照しながら、また、システムファンについて図１７を参照しながら上述したように、一体形ファンまたはシステムファンにすることができる。

図１５では、第１導管９３を使用して、第１空気流Ａ１を個別空気流源７０及び冷却装置１０間で（すなわち、スロットＳへ）流すことができる。第１空気流Ａ１は、第１空気流Ａ１を両方向点線矢印で示すように、正方向または負方向の空気流のいずれにすることもできる。さらに、第２導管９５を使用して、第２空気流Ａ２を個別空気流源７２から冷却装置１０（すなわち、空気シャワー２０）へ流すことができる。第１及び第２導管（９３、９５）は、たとえば、ダクトにすることができる。

導管（９３、９５）と共に、またはそれをなくして個別空気流源（７０、７２）を使用する時、空気流源（７０、７２）を、それぞれ図１６ａと図１６ｂ及び図１６ｃとに示されているようなファン及びブロワの組み合わせにすることができる。たとえば、空気入口２２が、ここに示されているような矩形のアスペクト比を有する場合、ブロワ７０の出口端部７９が、空気入口２２のアスペクト比と整合するアスペクト比を有するので、空気流源７２用にはブロワ（図１６ｂ及び図１６ｃを参照）を選択することが好ましいであろう。他方、フィン１７の前後縁部（１７ａ、１７ｄ）のアスペクト比が正方形である場合、ファンなどの多くの市販の空気流源が正方形のアスペクト比のハウジングを有するので、空気流源７０用にはファンを選択することが好ましいであろう。

図１１ａ〜図１１ｅにおいて、分断オリフィス２５は、さまざまな側壁プロフィールを有することができる。図１１ａでは、分断オリフィス２５が、垂直軸Ｖに略整列する直線的な側壁プロフィール２５ｃを有する（すなわち、側壁面２５ｃが垂直軸Ｖに略平行であり、そのため、分断オリフィス２５は円筒形内孔を有する）。図１１ｂでは、分断オリフィス２５が、傾斜側壁プロフィール２５ｓを有する。傾斜側壁プロフィール２５ｓは、噴射面２３に向かう方向において収束形（図１１ｂを参照）または拡散形（図示せず）のいずれでもよい。図１１ｃでは、分断オリフィス２５が弓形側壁プロフィール２５ａを有する。弓形側壁プロフィール２５ａは、噴射面２３に向かう方向において収束形（図１１ｃを参照）または拡散形（図示せず）のいずれでもよい。

分断オリフィス２５の実際の形状、寸法及び側壁プロフィールは、用途に応じて決まり、幾つかを挙げると、噴射面２３及び／または空気シャワー２０に使用される材料、分断オリフィス２５の形成に使用される製造処理、及び分断オリフィス２５を通る第２空気流Ａ２に望まれる流量（たとえば、立方フィート／分単位）、空気入口２２における入口圧力、冷却装置１０の寸法、及びヒートマス１１の熱容量などの要素によって決まるであろう。さらに、分断オリフィス２５の口径（たとえば、分断オリフィス２５の直径）は、すべての分断オリフィス２５で均一にすることができるが、口径を分断オリフィス２５間で変化させることもできる。

たとえば、図１１ａの分断オリフィス２５の円筒形側壁プロフィール２５ｃは、金属またはプラスチックの材料のドリル加工またはプレス抜き（パンチング）などの機械加工処理によって形成することができる。分断オリフィス２５の内孔は、制限的ではないが、円筒形、楕円形及び矩形を含めた任意の幾何学的形状を有することができる。

図１１ｄでは、分断オリフィス２５が、垂直軸Ｖに対して角度△をなして配置されており、それにより、第２空気流Ａ２は、垂直軸Ｖにほとんど整列しない方向でスロットＳに流入する。分断オリフィスは、角度△をなして配置された側壁面２５ｐを有する。分断オリフィス２５は、すべてが同一角度△を有することもできるが、角度△を分断オリフィス２５間で変化させることもできる。角度△を使用して、第２空気流Ａ２が第１空気流Ａ１と相互作用してスロットＳ内に渦流を誘発する仕方に影響を与えることができる。側壁プロフィール２５ｐは、たとえば、ドリル加工などの機械加工処理によって形成することができる。

あるいは、図１１ｅでは、分断オリフィス２５が、分断オリフィス２５にはめ込まれたノズル３１を有することができる。ノズル３１は、側壁面３５ｓを有するノズルオリフィス３５を備えている。ノズルオリフィス３５は、第２空気流Ａ２を空気衝突室２１からスロットＳ内へ流す働きをする。側壁面３５ｓは、図１１ａ〜図１１ｄにおいて上述したように、ほぼ直線的にするか、傾斜させるか、弓形にするか、または垂直軸Ｖに対して角度を付けることができる。ノズル３１は、図１１ｄに示されているように垂直軸Ｖに対して角度△をなして配置された分断オリフィス２５に挿入することもできる。分断オリフィス２５は、ノズル３１を収容するのに適応した側壁面２５ｂを有する。ノズルオリフィス３５の口径（すなわち、ノズルオリフィス３５の直径）は、すべてのノズル３１で均一にすることができ、あるいは口径をノズル３１間で変化させることもできる。好ましくは、第１空気流Ａ１の圧力降下を防止するために、ノズル３１がフィン１７の上縁部１７ｔを超える突出量を制限する必要がある。

ヒートマス１１及び冷却装置１０によって冷却すべき部品は、さまざまな方法で互いに熱接続することができる。図１２ａでは、ヒートマス１１の取り付け面１３と部品５０との直接接続によって、ヒートマス１１が部品５０と熱伝達状態にある。たとえば、取り付け面１３を部品５０の表面５１と直接接触状態にすることができる。

図１２ｂでは、熱インターフェース材(thermal interface material)６０が、取り付け面１３及び部品５０と接触している。熱インターフェース材６０は、ヒートマス１１を部品５０に熱接続し、それによって、部品５０の熱が熱インターフェース材６０を介してヒートマス１１に熱伝達される。たとえば、熱インターフェース材６０を取り付け面１３及び部品５０の表面５１と接触状態にすることができる。

図１２ｃでは、ヒートマス１１が、取り付け面１３から控えて位置するリセス部分を有して、ヒートマス１１内にキャビティ１１ｃを画定している。熱インターフェース材６０がキャビティ１１ｃ内に配置されて、ヒートマス１１と接触状態にある。熱インターフェース材６０は、ヒートマス１１を部品５０に熱接続する。たとえば、熱インターフェース材６０をヒートマス１１及び部品５０の表面５１と接触状態にすることができる。

熱インターフェース材６０は、部品５０からの廃熱をヒートマス１１に熱伝達するための熱伝導路を与える。さらに、熱インターフェース材６０は、取り付け面１３と表面５１との間に微小空隙（すなわち、小ギャップ）を封入し、それによって部品５０からヒートマス１１への熱伝達を向上させることができる。

熱インターフェース材６０に適した材料として、制限的ではないが、熱伝導性ペースト、熱伝導性グリース、シリコーン、パラフィン、相転移材料(phase transition material)、グラファイト、塗装アルミニウム箔、及び炭素繊維がある。熱インターフェース材６０は、たとえば、取り付け面１３にスクリーン印刷、貼り付け、または接着することができる。あるいは、熱インターフェース材６０は、部品５０の表面５１にスクリーン印刷、貼り付け、または接着することができる。

冷却装置１０は、さまざまな材料で製造することができる。たとえば、フィン１７は、アルミニウム（Ａｌ）などの金属で製造でき、ヒートマス１１は、銅（Ｃｕ）などの材料で製造することができる。フィン１７は、ろう付け処理によってヒートマス１１に連結することができる。あるいは、ヒートマス１１及びフィン１７は、機械加工、鋳込みまたは型込めなどの処理によって形成できる均質形成されたユニット（すなわち、一体形ユニット）にすることができる。たとえば、ヒートマス１１及びフィン１７は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）またはそれ以外の熱伝導性材料の金属素材から機械加工することができる。

空気シャワー２０は、留め具、糊、接着剤、溶接などを使用してフィン１７に連結される個別部材にすることができる。空気シャワー２０に適した材料として、制限的ではないが、金属、金属合金及びプラスチックがある。たとえば、空気シャワー２０は、プラスチック材料で製造することができ、分断オリフィス２５を噴射面２３にドリル加工することができる。空気シャワー２０をフィン１７の上縁部１７ｔの上方に配置し、それによって分断オリフィス２５をフィン１７間のスロットＳの上方に配置することができる。空気シャワー２０は、（たとえば、留め具を使用して）フィン１７に取り外し可能に連結することができるが、（たとえば、溶接を使用して）フィン１７に永久的に連結することもできる。空気シャワー２０用にプラスチック材料を使用する１つの利点は、ほとんどのプラスチックが非電導性であり、プラスチックは低コストで製造できることである。空気シャワー２０をフィン１７に確実に漏れ止め連結するために、ガスケットやシーラントなどを使用することができる。あるいは、噴射面２３を個別部材にすることができ、分断オリフィス２５を噴射面２３にドリル加工、機械加工、鋳込みまたは他の方法で形成することができ、その後、噴射面２３を空気シャワー２０に連結して、空気衝突室２１を形成することができる。

変更例として、図１１ｆでは、複数の溝２３ｇが噴射面２３に形成されている。溝２３ｇは、上縁部１７ｔと組み合わされる形状を有し、それにより、フィン１７の上縁部１７ｔを溝２３ｇに挿入して、漏れ止めシールを形成することができる。漏れ止めシールを形成し、かつ／または空気シャワー２０をフィン１７に連結するために、溝２３ｇ及び／または上縁部１７ｔにシーラント材、糊または接着剤を塗布することができる。

第１または第２空気流（Ａ１、Ａ２）を流すために使用されるダクトまたは導管（９０、９１、９３、９５）に適した材料として、制限的ではないが、プラスチック、金属、金属合金及びゴムがある。空気シャワー２０またはダクト／導管（９０、９１、９３、９５）用に選択されるいずれの材料も、冷却装置１０の予想温度範囲に確実に耐えることができるように注意しなければならない。

一例にすぎないが、冷却装置１０は、高さが約１０ｍｍ（ミリメートル）の空気衝突室２１と、フィン１７の上縁部１７ｔの寸法に対応した寸法を有する噴射面２３とを備えることができる。噴射面２３は、上縁部１７ｔに取り付けられる。流量が約１６立方フィート／分であるファン（たとえば、図８の一体形共通空気流源７０）を、その空気流が空気入口２２（すなわち、第２空気流Ａ２）及び前縁部１７ａ間のスロットＳ（すなわち、第１空気流Ａ１）に送り込まれるように配置した。噴射面２３は、６５個の分断オリフィス２５を有し、それらの分断オリフィス２５の大部分を、後縁部１７ｄの近くで噴射面２３に沿った位置に配置した（すなわち、大部分の分断オリフィス２５を閉鎖端部２４の近くに設けた）。隣接した分断オリフィス２５間のピッチを２．５ｍｍに設定し、分断オリフィス２５の直径を１．０ｍｍにした。分断オリフィス２５が第２空気流Ａ２を隣接フィン１７間のスロットＳ内へ発射できる位置に確実に配置されるように、ピッチを選択した。ヒートマス１１は銅（Ｃｕ）で製造し、フィン１７はアルミニウム（Ａｌ）で製造した。フィン１７は、ヒートマス１１の上面１５にろう付けした。

ヒートマス１１の取り付け面１３を安定した一定の熱源に（すなわち、部品５０をシミュレートするために）連結して、ヒートマス１１の安定化温度を２つのケース（空気シャワー２０の有無）で測定した。

空気シャワー２０を上縁部１７ｔの上方に配置した第１ケースでは、ヒートマス１１の安定化温度が５６．２°Ｃであった。しかし、空気シャワー２０を設けていない第２ケースでは、ヒートマス１１の安定化温度が５８．７°Ｃであった（すなわち、空気シャワー２０をフィン１７の上縁部１７ｔの上方に配置していない場合、ヒートマス１１の温度が２．５°Ｃだけ高かった）。

以上に本発明の幾つかの実施形態を説明して図示してきたが、本発明は、そのように説明して図示された特定の形または配置の部品に制限されない。本発明は、特許請求の範囲によって制限されるだけである。

本発明は、以下の実施態様を含んでいる。

＜１＞ 部品（５０）から熱を放散させる冷却装置（１０）であって、
上面（１５）及び取り付け面（１３）を有するヒートマス（１１）であって、前記取り付け面（１３）は、該ヒートマス（１１）を前記部品（５０）に熱接続するように適応している、ヒートマス（１１）と、
前記上面（１５）に連結されて、前記ヒートマス（１１）の垂直軸（Ｖ）に関して略整列した複数のフィン（１７）であって、その各々が、両側面（１７ｃ）、上縁部（１７ｔ）、前縁部（１７ａ）及び後縁部（１７ｄ）を有し、また、互いに離隔配置されて、前記ヒートマス（１１）の長手軸（Ｌ）に関して略整列した複数のスロット（Ｓ）をその間に画定するフィン（１７）と、
空気入口（２２）を有する空気シャワー（２０）であって、噴射面（２３）及び複数の分断オリフィス（２５）を有し、該空気入口（２２）は、該空気シャワー（２０）内へ延びて閉鎖端部（２４）で終端し、それによって、その内部に空気衝突室（２１）を画定しており、さらに、複数の分断オリフィス（２５）は前記空気衝突室（２１）から該噴射面（２３）まで延在し、前記噴射面（２３）は、前記フィンの前記上縁部（１７ｔ）に隣接した位置に配置され、それによって、前記分断オリフィス（２５）が前記スロット（Ｓ）の上方に配置される、空気シャワー（２０）と、を備えており、
第２空気流（Ａ２）が、前記空気入口（２２）を通って前記空気衝突室（２１）に流入し、該空気衝突室（２１）から前記分断オリフィス（２５）を通って流出し、前記第２空気流（Ａ２）は、前記スロット（Ｓ）に流入して、該スロット（Ｓ）を通って流れる第１空気流（Ａ１）と衝突し、前記第２空気流（Ａ２）は、前記第１空気流（Ａ１）内に渦流（Ｄ）を誘発し、該渦流（Ｄ）は、前記第１空気流（Ａ１）内の熱境界層を分断する働きをし、それによって、前記フィン（１７）及び前記ヒートマス（１１）から前記第１空気流（Ａ１）への熱伝達率が向上する、冷却装置。

＜２＞ 冷却装置（１０）であって、前記第２空気流（Ａ２）の温度（ｔ₂）が前記第１空気流（Ａ１）の流体内部温度（bulk fluid temperature）（ｔ_B）より低く、前記第２空気流（Ａ２）は、前記第１空気流（Ａ１）の流体内部温度（ｔ_B）を低下させる働きをし、それによって、前記フィン（１７）及び前記ヒートマス（１１）から前記第１空気流（Ａ１）への熱伝達率が増加する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜３＞ 冷却装置（１０）であって、前記ヒートマス（１１）は、前記取り付け面（１３）及び前記部品（５０）間の直接接続によって、前記部材（５０）に熱接続される、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜４＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記取り付け面（１３）及び前記部品（５０）と接触状態にあって、前記ヒートマス（１１）を前記部品（５０）に熱接続する働きをする熱インターフェース材（６０）を備えている、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜５＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記取り付け面から窪んだ位置にあって、前記ヒートマス（１１）内にキャビティ（１１ｃ）を画定するリセス部分と、該キャビティ（１１ｃ）内に配置されて、前記ヒートマス（１１）と接触状態にあり、前記ヒートマス（１１）を前記部品（５０）に熱接続させる働きをする熱インターフェース材（６０）とを備えている、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜６＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）及び前記第２空気流（Ａ２）は、共通空気流源（７０）によって発生する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜７＞ 冷却装置（１０）であって、前記共通空気流源（７０）は、一体形ファン（７０）及びシステムファン（８０）からなるグループから選択される空気流源である、上記＜６＞に記載の冷却装置。

＜８＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記第１空気流（Ａ１）及び前記第２空気流（Ａ２）を前記共通空気流源（７０）及び該冷却装置（１０）間で流す共通導管（９１）を備えている、上記＜６＞に記載の冷却装置。

＜９＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）及び前記第２空気流（Ａ２）は、個別空気流源（７０、７２）によって発生する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜１０＞ 冷却装置（１０）であって、前記個別空気流源（７０、７２）は、一体形ファン（７０）及びシステムファン（８０）からなるグループから選択される空気流源である、上記＜９＞に記載の冷却装置。

＜１１＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）用の前記個別空気流源（７０）は、前記フィン（１７）の前記前縁部（１７ａ）または前記フィン（１７）の前記後縁部（１７ｄ）の中から選択される縁部に隣接して配置されている、上記＜９＞に記載の冷却装置。

＜１２＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）用の前記個別空気流源（７０）は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、上記＜１１＞に記載の冷却装置。

＜１３＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）用の前記個別空気流源（７０）は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、上記＜９＞に記載の冷却装置。

＜１４＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記第１空気流（Ａ１）を前記個別空気流源（７０）及び該冷却装置（１０）間で流す第１導管（９３）を備えている、上記＜９＞に記載の冷却装置。

＜１５＞ 冷却装置（１０）であって、前記第１空気流（Ａ１）用の前記個別空気流源（７０）は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、上記＜１４＞に記載の冷却装置。

＜１６＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記第２空気流（Ａ２）を前記個別空気流源（７２）及び該冷却装置（１０）間で流す第２導管（９５）を備えている、上記＜９＞に記載の冷却装置。

＜１７＞ 冷却装置（１０）であって、前記ヒートマス（１１）及び前記複数のフィン（１７）は、均質に形成されたユニットである、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜１８＞ 冷却装置（１０）であって、前記分断オリフィス（２５）は、直線的側壁プロフィール（２５ｃ）、傾斜側壁プロフィール（２５ｓ）、及び弓形側壁プロフィール（２５ａ）からなるグループから選択される側壁プロフィールを有する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜１９＞ 冷却装置（１０）であって、前記分断オリフィス（２５）は、前記垂直軸（Ｖ）に対して角度（△）をなして配置されている、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜２０＞ 冷却装置（１０）であって、さらに、前記分流オリフィス（２５）の選択された１つまたは複数内に配置されるノズル（３１）を備えており、該ノズル（３１）は、前記第２空気流（Ａ２）を前記空気衝突室（２１）から前記スロット（Ｓ）内へ流す働きをするノズルオリフィス（３５）を有する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜２１＞ 冷却装置（１０）であって、前記フィン（１７）の前記前縁部（１７ａ）は、前記空気シャワー（２０）の前記空気入口（２２）から引っ込めた位置にあって、前記分断オリフィス（２５）の一部が前記前縁部（１７ａ）の外側に位置しており、前記前縁部（１７ａ）の外側に位置する前記分断オリフィス（２５）を通って流れる前記第２空気流（Ａ２）は、前記第１空気流（Ａ１）が前記前縁部（１７ａ）から前記スロット（Ｓ）に流入する前に、前記第１空気流（Ａ１）を分断して該第１空気流（Ａ１）内に予備渦流を発生する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜２２＞ 冷却装置（１０）であって、前記フィン（１７）の前記後縁部（１７ｄ）は、前記空気シャワー（２０）の前記閉鎖端部（２４）から引っ込めた位置にあって、前記分断オリフィス（２５）の一部が前記後縁部（１７ｄ）の外側に位置しており、前記後縁部（１７ｄ）の外側に位置する前記分断オリフィス（２５）を通って流れる前記第２空気流（Ａ２）は、前記第１空気流（Ａ１）が前記後縁部（１７ｄ）から前記スロット（Ｓ）に流入する前に、前記第１空気流（Ａ１）を分断して該第１空気流（Ａ１）内に予備渦流を発生する、上記＜１＞に記載の冷却装置。

＜２３＞ 冷却装置（１０）であって、前記分断オリフィス（２５）は、前記フィン（１７）の前記前縁部（１７ａ）付近の位置及び前記フィンの前記後縁部（１７ｄ）付近の位置からなるグループから選択される位置でより高密度にして噴射面（２３）に沿って設けられている、上記＜１＞に記載の冷却装置。

本発明の冷却装置は、マイクロプロセッサ等の電子部品を冷却するために利用できる。

本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の正面図である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の背面図である。 本発明に従った空気衝突室及び分断オリフィスを示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明に従った空気衝突室及び分断オリフィスを示す、図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の１つの実施形態の右側面図である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の１つの実施形態の上面図である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の別の実施形態の右側面図である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の別の実施形態の上面図である。 本発明に従って第１空気流に衝突する、空気衝突室からの第２空気流を示す、図５ｂ及び図６ｂのＮ−Ｎ線に沿った断面図である。 本発明に従った冷却装置の複数のフィン及びスロットの上面図である。 本発明に従った第１空気流及び第２空気流を発生する共通空気流源を示す斜視図(profile view)である。 本発明に従った空気シャワー付き冷却装置の斜視図である。 本発明に従って第１空気流に衝突する第２空気流を示す断面図である。 本発明に従って第１空気流を分断して第１空気流内に渦流を発生する第２空気流を示す断面図である。 本発明に従った分断オリフィスの実施形態を示す断面図である。 本発明に従った分断オリフィスの実施形態を示す断面図である。 本発明に従った分断オリフィスの実施形態を示す断面図である。 本発明に従った分断オリフィスの実施形態を示す断面図である。 本発明に従った、ノズルを有する分断オリフィスを示す断面図である。 本発明に従ってフィンの上縁部を収容する形状の溝を設けた噴射面の断面図である。 本発明に従ったヒートマスの取り付け面に連結された部品の断面図である。 本発明に従って部品及びヒートマスの取り付け面に連結された熱インターフェース材の断面図である。 本発明に従ってヒートマスのキャビティ内に配置された熱インターフェース材の断面図である。 本発明に従って第１空気流及び第２空気流を発生する共通空気流源を示す断面図である。 本発明に従って第１空気流及び第２空気流を発生する個別空気流源を示す断面図である。 本発明に従って第１空気流及び第２空気流を発生する個別空気流源を示す断面図である。 本発明に従って空気流源から空気流を流す第１導管を示す断面図である。 本発明に従って個別空気流源から空気流を流す第１導管及び第２導管を示す断面図である。 本発明に従った空気流源の一例を示す図である。 本発明に従った空気流源の別の例を示す図である。 本発明に従った空気流源の別の例を示す図である。 本発明に従ったシステムファンの概略図である。 本発明に従った冷却装置の垂直軸に沿った温度勾配を示す概略図である。 本発明に従った冷却装置の長手軸に沿った空気流速勾配及び垂直軸に沿った停滞層を示す概略図である。 本発明に従った第１空気流の流体内部温度に対する第２空気流の効果を示す概略図である。 本発明に従ったフィンの前縁部の外側に位置する分断オリフィスによって発生する予備渦流を示す断面図である。 本発明に従ったフィンの後縁部の外側に位置する分断オリフィスによって発生する予備渦流を示す断面図である。

符号の説明

１０ 冷却装置
１１ ヒートマス
１３ 取り付け面
１５ 上面
１７ フィン
１７ａ 前縁部
１７ｃ 側面
１７ｄ 後縁部
１７ｔ 上縁部
２０ 空気シャワー
２１ 空気衝突室
２２ 空気入口
２３ 噴射面
２４ 閉鎖端部
２５ 分断オリフィス
５０ 部品
Ｖ 垂直軸
Ｌ 長手軸
Ｓ スロット
Ａ１ 第１空気流
Ａ２ 第２空気流
Ｄ 渦流

Claims (22)

1. 部品から熱を放散させる冷却装置であって、
   上面及び取り付け面を有するヒートマスであって、前記取り付け面は、該ヒートマスを前記部品に熱接続するように適応している、ヒートマスと、
   前記上面に連結されて、前記ヒートマスの垂直軸に沿って略整列した複数のフィンであって、その各々が、両側面、上縁部、前縁部及び後縁部を有し、また、互いに離隔配置されて、前記ヒートマスの長手軸に略整列する複数のスロットをその間に画定するフィンと、
   空気入口を有する空気シャワーであって、噴射面、及び複数の分断オリフィスを有し、該空気入口は、該空気シャワー内へ延びて閉鎖端部で終端し、それによって、その内部に空気衝突室を画定しており、さらに、複数の分断オリフィスは前記空気衝突室から該噴射面まで延在し、前記噴射面は、前記フィンの前記上縁部に隣接した位置に配置され、それによって、前記分断オリフィスが前記スロットの上方に配置される、空気シャワーと、
   を備えており、
   前記分断オリフィスは、前記フィンの前記前縁部付近の位置及び前記フィンの前記後縁部付近の位置からなるグループから選択される位置でより高密度にして噴射面に沿って設けられるとともに、
   第２空気流が、前記空気入口を通って前記空気衝突室に流入し、該空気衝突室から前記分断オリフィスを通って流出し、前記第２空気流は、前記スロットに流入して、該スロットを通って流れる第１空気流と衝突し、前記第２空気流は、前記第１空気流内に渦流を誘発し、該渦流は、前記第１空気流内の熱境界層を分断する働きをし、それによって、前記フィン及び前記ヒートマスから前記第１空気流への熱伝達率が向上する、冷却装置。
2. 冷却装置であって、前記第２空気流の温度が前記第１空気流の流体内部温度より低く、前記第２空気流は、前記第１空気流の流体内部温度を低下させる働きをし、それによって、前記フィン及び前記ヒートマスから前記第１空気流への熱伝達率が増加する、請求項１に記載の冷却装置。
3. 冷却装置であって、前記ヒートマスは、前記取り付け面及び前記部品間の直接接続によって、前記部材に熱接続される、請求項１に記載の冷却装置。
4. 冷却装置であって、さらに、
   前記取り付け面及び前記部品と接触状態にあって、前記ヒートマスを前記部品に熱接続する働きをする熱インターフェース材を備えている、請求項１に記載の冷却装置。
5. 冷却装置であって、さらに、
   前記取り付け面から窪んだ位置にあって、前記ヒートマス内にキャビティを画定するリセス部分と、
   該キャビティ内に配置されて、前記ヒートマスと接触状態にあり、前記ヒートマスを前記部品に熱接続させる働きをする熱インターフェース材とを備えている、請求項１に記載の冷却装置。
6. 冷却装置であって、前記第１空気流及び前記第２空気流は、共通空気流源によって発生する、請求項１に記載の冷却装置。
7. 冷却装置であって、前記共通空気流源は、一体形ファン及びシステムファンからなるグループから選択される空気流源である、請求項６に記載の冷却装置。
8. 冷却装置であって、さらに、前記第１空気流及び前記第２空気流を前記共通空気流源及び該冷却装置間で流す共通導管を備えている、請求項６に記載の冷却装置。
9. 冷却装置であって、前記第１空気流及び前記第２空気流は、個別空気流源によって発生する、請求項１に記載の冷却装置。
10. 冷却装置であって、前記個別空気流源は、一体形ファン及びシステムファンからなるグループから選択される空気流源である、請求項９に記載の冷却装置。
11. 冷却装置であって、前記第１空気流用の前記個別空気流源は、前記フィンの前記前縁部または前記フィンの前記後縁部の中から選択される縁部に隣接して配置されている、請求項９に記載の冷却装置。
12. 冷却装置であって、前記第１空気流用の前記個別空気流源は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、請求項１１に記載の冷却装置。
13. 冷却装置であって、前記第１空気流用の前記個別空気流源は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、請求項９に記載の冷却装置。
14. 冷却装置であって、さらに、前記第１空気流を前記個別空気流源及び該冷却装置間で流す第１導管を備えている、請求項９に記載の冷却装置。
15. 冷却装置であって、前記第１空気流用の前記個別空気流源は、正方向空気流及び負方向空気流からなるグループから選択される空気流を発生する、請求項１４に記載の冷却装置。
16. 冷却装置であって、さらに、前記第２空気流を前記個別空気流源及び該冷却装置間で流す第２導管を備えている、請求項９に記載の冷却装置。
17. 冷却装置であって、前記ヒートマス及び前記複数のフィンは、均質に形成されたユニットである、請求項１に記載の冷却装置。
18. 冷却装置であって、前記分断オリフィスは、直線的側壁プロフィール、傾斜側壁プロフィール、及び弓形側壁プロフィールからなるグループから選択される側壁プロフィールを有する、請求項１に記載の冷却装置。
19. 冷却装置であって、前記分断オリフィスは、前記垂直軸に対して角度をなして配置されている、請求項１に記載の冷却装置。
20. 冷却装置であって、さらに、前記分流オリフィスの選択された１つまたは複数内に配置されるノズルを備えており、該ノズルは、前記第２空気流を前記空気衝突室から前記スロット内へ流す働きをするノズルオリフィスを有する、請求項１に記載の冷却装置。
21. 冷却装置であって、前記フィンの前記前縁部は、前記空気シャワーの前記空気入口から引っ込めた位置にあって、前記分断オリフィスの一部が前記前縁部の外側に位置しており、前記前縁部の外側に位置する前記分断オリフィスを通って流れる前記第２空気流は、前記第１空気流が前記前縁部から前記スロットに流入する前に、前記第１空気流を分断して該第１空気流内に予備渦流を発生する、請求項１に記載の冷却装置。
22. 冷却装置であって、前記フィンの前記後縁部は、前記空気シャワーの前記閉鎖端部から引っ込めた位置にあって、前記分断オリフィスの一部が前記後縁部の外側に位置しており、前記後縁部の外側に位置する前記分断オリフィスを通って流れる前記第２空気流は、前記第１空気流が前記後縁部から前記スロットに流入する前に、前記第１空気流を分断して該第１空気流内に予備渦流を発生する、請求項１に記載の冷却装置。

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