JP4126929B2

JP4126929B2 - 放熱装置及び情報処理装置

Info

Publication number: JP4126929B2
Application number: JP2002056328A
Authority: JP
Inventors: 文祥林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-03-01
Filing date: 2002-03-01
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: JP2003258472A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放熱効率の向上した放熱装置、及びこの放熱装置を備えた情報処理装置に関し、特に限られた空間に収納される発熱部品の発熱に対する放熱技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノート型のパーソナルコンピュータ等の携帯型の情報処理装置の普及が進んでおり、その携帯性を向上させるために装置の小型化、薄型化が要求されている。
【０００３】
そして、例えば上述したノート型のパーソナルコンピュータには、動作中に発熱する電子素子、例えば中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）が搭載されており、小型化、薄型化とともに処理能力の向上も要求されていることから、高機能、高性能のＣＰＵが使用されるようになってきている。このような高機能、高性能のＣＰＵは、消費電力が大きく、それに伴いその発熱量も高くなっている。この発熱量の増加は、過熱による誤動作や破損等の弊害を引き起こすため、より効果的に放熱・冷却することが求められるようになってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記情報処理装置を構成する発熱性の電子素子や、その他の発熱源からの熱を装置外部に放出するためには、ファンにより放熱用の空気を冷却風として流通させて発熱源を冷却する手段が最も一般的であるが、情報処理装置自体が極めて小型化、薄型化されているため、放熱装置の設置スペースが限られている。このような限られたスペースに設置される放熱装置は、取り付けられたファンが小さいと放熱効率が悪く、発熱源からの熱が外部に有効に放出できないという問題点がある。
【０００５】
上述した放熱効率の低下は、ファンを大きくして冷却風の流通量を大にすれば防止することができる。しかしながら、ファンの大型化は、放熱装置の設置スペースの増加につながり、情報処理装置の小型化、薄型化を阻害するため、採用することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、ファンの大型化等による外形寸法の大型化がなされることなく放熱効率を向上させた放熱装置、及びこの放熱装置を備えた情報処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決すべく、本発明者が鋭意検討した結果、放熱装置において冷却風があたる板状フィンによって構成される冷却風の流路の状態が放熱効率の向上に寄与することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、上述した目的を達成する本発明に係る放熱装置は、軸線方向から吸気し、接線方向に排気して冷却風を送風するファンと、所定の間隔を隔てて配列されて冷却風の流路を複数条形成する複数枚のフィンを有するヒートシンクとを備え、このヒートシンクがファンからの冷却風の供給口と、この放熱装置が配設される情報処理装置等の筐体外部に冷却風を排出する排出部との間の空間に、上記ファン内に配された羽根車の回転方向と反対の向きに上記フィンを上記ファンの供給口の面に対して所定角度傾けて配設し、上記フィンに上記冷却風があたりやすくしたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る情報処理装置は、上述した放熱装置が筐体内部の発熱部品、例えばＣＰＵに取り付けられ、放熱装置のヒートシンクが、ファンからの冷却風の供給口と、情報処理装置の筐体外部に冷却風を排出する排出部との間の空間に、上記ファン内に配された羽根車の回転方向と反対の向きに上記フィンを上記ファンの供給口の面に対して所定角度傾けて配設し、上記フィンに上記冷却風があたりやすくしたことを特徴とする。
【００１０】
上述した本発明に係る放熱装置によれば、ファンを大型化する等により装置自体の外形寸法を大型化することなく、放熱効率が向上する。また、本発明に係る情報処理装置によれば、上述したような放熱装置が配設されることで、高い放熱効率で発熱部品の熱が放熱され、高熱を発する高機能、高性能のＣＰＵ等であっても、過熱による誤作動や故障等の弊害が防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放熱装置及び情報処理装置の具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明に係る放熱装置は、情報処理装置等の電子機器、例えば後述するノート型のパーソナルコンピュータ（以下、単にノートパソコンと称する。）内に配設され、このノートパソコン内の発熱部品、例えばＣＰＵで生じた熱を、ＣＰＵに対して冷却風を送風し、この冷却風をノートパソコンの外部に排出することによって強制的に放熱するものである。
【００１２】
放熱装置１は、図１及び図３に示すように、冷却風の送風を行うファン２と、このファン２からの冷却風があたるヒートシンク３と、発熱部品とヒートシンク３とを繋ぐヒートパイプ４とからなる。
【００１３】
ファン２は、図１に示すように、ケーシング５と、このケーシング５内において偏心した位置に配され、モータ（図示は省略する。）等によって図中矢印Ａ方向に回転駆動される羽根車６とを有する。このファン２は、羽根車６が回転することにより、羽根車６の軸線方向の一方、又は両方から吸気し、接線方向（遠心方向）に排気する遠心ファン（シロッコファンともいう。）であり、羽根車６の外周部に、後述する供給口９のある一側を除いて設けられる側壁及び上下面のカバーにより構成されるケーシング５内の空間において、上流側から下流側に向かって次第にその径方向の幅が広くなるような通風路７を有する。ファン２は、幅の狭い上流側で圧縮された空気を、風の流量の増加に合わせるように幅広とされた下流側（以下、羽根車６と上流側のケーシング５とで構成される通風路７の一部を幅狭部７ａと、羽根車６と下流側のケーシング５とで構成される通風路７の一部を幅広部７ａと称して説明する。）から空気を冷却風として排気することにより、静圧の増加が図られている。
【００１４】
また、ファン２には、図１及び図２に示すように、ケーシング５の上面及び下面、具体的には羽根車６の軸線と直交する二つの面に吸気口８が、ケーシング５の一の側面にヒートシンク３に対して冷却風を供給する供給口９が形成されている。
【００１５】
ヒートシンク３は、図３及び図４に示すように、所定の間隔を隔てて互いに平行に配設される複数枚のフィン１０により構成される。このフィン１０は、表面が平滑な平板形状を呈した金属材料、例えばアルミニウム板等であり、複数枚のフィン１０を配列することで構成されるヒートシンク３の長手方向の側面に対して直行する角度で配列されている。そして、ヒートシンク３には、隣接するフィン１０間にファン２からの冷却風を通過させ、この冷却風を上述したノートパソコン等の外部に導くための流路１１が多数条形成されている。
【００１６】
なお、フィン１０は、ファン２からの冷却風の接触面積を増加させるために、平板の平滑面に、例えば多数の小突起が形成されたものであっても良い。
【００１７】
また、ヒートシンク３には、ファン２への取付のための取付部３ａが設けられている。ヒートシンク３は、この取付部３ａにおいて、ねじ止めや半田付け等の方法でファン２に固定される。
【００１８】
ヒートパイプ４は、発熱部品で生じた熱を受ける受熱部と、受熱部にて受けた熱を放熱部に移送する熱移送路を構成するものである。本例では、受熱部として後述するように発熱部品に接触する受熱ブロック１２が配設され、放熱部として上述したヒートシンク３が配設される。
【００１９】
受熱部となる受熱ブロック１２は、アルミニウムやその合金等、熱伝導性の高い金属からなり、直接に、又は発熱部品からの熱伝導性を高めるような放熱シートや伝熱グリス等を介して発熱部品が密着接触される。受熱ブロック１２は、一方面、具体的には後述する溝が形成されていない平坦な側の面が発熱部品に対する接触面とされる。受熱ブロック１２は、発熱部品に、例えばねじ止め等によって取り付けられ、そして取付の際にバネ１３を設けて図３中矢印Ｂ方向に付勢し得る構造とすることで、発熱部品に対して押し付ける強さ、すなわち発熱部品に対する接触圧が制御可能とされる。受熱ブロック１２は、このように発熱部品に接触した部位から発熱部品の動作中に生じた熱が伝導し、この熱伝導によって発熱部品において生じた熱を吸熱する。
【００２０】
ヒートパイプ４は、図１及び図４に示すように、一端部が他の部位に比して大径に形成され、この一端部が受熱ブロック１２の他方面、すなわち発熱部品の接触面と反対側の面に形成された溝１４に嵌め込まれ、接着剤等により接続されている。ヒートパイプ４は、一端部を上述したように大径に形成して、受熱ブロック１２に接続することで、発熱部品からの熱を吸熱した受熱ブロック１２との接触面積を大きくすることができ、受熱ブロック１２から効率的に熱の伝導を受けることができる。また、ヒートパイプ４は、受熱ブロック１２に孔部を形成し、この孔部に挿入して接続するようにしても良い。
【００２１】
また、ヒートパイプ４は、他端側をフィン１０に貫通させることによって、放熱部であるヒートシンク３に他端側が接続される。放熱装置１においては、このような構造とすることにより、ファン２からの冷却風がフィン１０以外にも、ヒートパイプ４に直接に当たるようになるため、より放熱性が高いものとなる。なお、放熱装置１は、本例ではヒートパイプ４をフィン１０に貫通させることでヒートシンク３に接続しているが、配列された全てのフィン１０に接するようにヒートシンク３のいずれかの側面にヒートパイプ４を取り付け、ヒートパイプ３上に複数のフィン１０が配列されているような状態で接続するものであっても良い。
【００２２】
上述した放熱装置１においては、ファン２の供給口９と、放熱装置１が配設される情報処理装置等の本体装置（例えば、ノートパソコン。）に設けられた冷却風排気用の排気部、例えば図１において仮想的に一点鎖線にて示す排出部Ｘとの間の空間にヒートシンク３が配設され、この空間においてヒートシンク３には本例における供給口９と排出部Ｘの双方と直交する向きよりも傾いた流路１１が形成されている。この流路１１の傾きは、平板状のフィン１０によって形成される流路１１の冷却風の入口、すなわちファン２側の開口１１ａに比して、冷却風の出口、すなわち排出部Ｘ側の開口１１ｂがファン２の幅広部７ｂ寄りに位置するような傾きとされる。放熱装置１では、ヒートシンク３の長手方向の側面に対して直交する角度でフィン１０が配列されているため、ファン２の幅広部７ｂ側に位置するヒートシンク３の端面に比して、幅狭部７ａ側に位置する端面をファン２から離間させるようヒートシンク３自体を傾けて配設することで、上述したように傾いた流路１１を構成している。なお、放熱装置１には、このヒートシンク３が配設された空間の上面を覆うカバー部材１５がファン２に取り付けられている。
【００２３】
放熱装置１においては、上述したようにヒートシンク３を傾けて配設し、フィン１０により構成される流路１１が所定角度の傾きを有するように、本実施の形態においてはファン２の排気方向を決めるケーシング５の幅広部７ｂ側に位置する側平面に対してフィン１０により構成される流路１１を５°〜６°傾けて構成したことで、放熱効率が向上した。なお、本例におけるケーシング５の側平面とは、ケーシング５の幅広部７ｂ側の側壁の一部であり、供給口９と排出部Ｘの双方と直交する角度で設けられた平板部分（図１中矢印にて示す範囲）であるが、この側平面は必ずしも供給口９と排出部Ｘの双方と直交するものでなくともよい。これは、放熱装置１においては、ファン２からの冷却風が通過する供給口９と排出部Ｘとの間の空間に傾きを有する流路１１を設けることで、ファン２とヒートシンク３との間に乱流が生じ、この乱流によって流路１１を含み上述した空間を通過する冷却風に対する抵抗が少なくなり、冷却風の通りが良くなったために放熱効率が向上したものと考えられる。なお、このような冷却風の乱流を生じさせるためには、ヒートシンク３を構成するフィン１０にワイヤーを張ることも有効である。
【００２４】
また、上述したファン２から供給される冷却風は、羽根車６の回転方向に沿うような向きで供給口９からヒートシンク３に向けて供給されるものと考えられる。したがって、所定角度を有するよう傾いた流路１１を供給口９と排出部Ｘとの間に空間に設けることで、上述したような風向きの冷却風が流路１１を構成するフィン１０にあたりやすくなることも、放熱装置１において放熱効率が向上する要因と考えられる。
【００２５】
さらに、上述した構成、すなわちケーシング５との間に幅狭部７ａ及び幅広部７ｂを構成するような偏心位置に羽根車６が配され、かつ軸線方向から吸気し接線方向に排気するファン２では、供給口９の幅狭部７ａ側と幅広部７ｂ側とで不均一な風量と風圧の冷却風が排出される。具体的には、図５に示すように、放熱装置１のファン２では、供給口９の幅狭部側に比して、幅広部側からの方が、風量が多く、また風圧も高い冷却風が供給口９からヒートシンク３に対して供給される。なお、図５中の矢印大きさは、風量及び風圧の大小を表すものである。そして、所定角度を有するよう傾いた流路１１を供給口９と排出部Ｘとの間に空間に設けることで、上述したように不均一な風量と風圧で供給される冷却風が均一にヒートシンク３全体に対して供給されるようになり、このことも放熱装置１において放熱効率が向上する要因の一つとして考えられる。
【００２６】
このような事由により放熱効率が向上した放熱装置１は、ファンを大型化する等により装置自体の外形寸法を大型化することなく、放熱効率を向上させることができる。したがって、小型化、薄型化が図られているノートパソコン等の携帯型情の報処理装置内等に配設するのに好適であり、良好な放熱効率によって発熱部品の熱を放熱し得るため、高熱を発する高機能、高性能のＣＰＵ等であっても、過熱による誤作動や故障の防止を図ることができる。
【００２７】
なお、上述した放熱装置１においては、ヒートシンク３を傾けることで、供給口９と排出部Ｘとの間の空間に所定角度を有するよう傾いた流路１１を設けることとしたが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。本発明においては、図６に示すように、フィン１０を予めヒートシンク３の長手方向の側面に対して所定の角度を有するよう傾けて配列し、このヒートシンク３を真っ直ぐ、具体的にはファン２が同図に示す形状である場合における供給口９と平行に配設して、供給口９と排出部Ｘとの間の空間に傾いた流路１１が形成されるようにしても良い。
【００２８】
また、上述した各例においては、流路１１を、開口１１ａに比して開口１１ｂがファン２の幅広部７ｂ寄りに位置するような傾きとしたものについて説明したが、これとは逆に、開口１１ａに比して開口１１ｂがファン２の幅狭部７ａ寄りに位置するような傾きとしたものがある。具体的には、放熱装置１は、本発明の比較例にあたるものとして、図７に示すヒートシンク３の長手方向の側部に対して直交する角度でフィン１０が配列されたヒートシンク３を、ファン２の幅狭部７ａ側に位置する端面に比して、幅広部７ｂ側に位置する端面をファン２から離間させるよう傾けて配設することで上述した傾きとされた流路１１とし、また図８に示すフィン１０を予めヒートシンク３の長手方向の側面に対して所定の角度を有するよう傾けて配列したヒートシンク３を、真っ直ぐ、すなわち供給口９と平行に配設することで上述した傾きとされた流路１１とする。
【００３２】
上述した放熱装置１は、例えばノートパソコン等の情報処理装置に、該情報処理装置に実装された発熱部品、例えばＣＰＵの冷却のために配設される。以下、ノートパソコン２１に放熱装置１が配設された例について説明する。
【００３３】
ノートパソコン２１は、図９及び図１０に示すように、装置本体２２に対しヒンジ部を介して開閉自在に取り付けられた表示部２３や、キーボード部２４、スライスパッド等のポインティングデバイス２５が設けられ、これらの他にも図示は省略するが通常のノート型のパーソナルコンピュータと同様の構成を有する。ノートパソコン２１は、装置本体２２を構成する筐体２６内に、ＣＰＵ２８を実装するマザーボード２８が配設されている。そして、このＣＰＵ２８には、ＣＰＵ２８の動作中に生じた熱を放熱するための放熱装置１が取り付けられている。
【００３４】
ノートパソコン２１では、図１０に示すように、放熱装置１からの冷却風を筐体２６外部に排気するための排気口２９が設けられている。ノートパソコン２１においては、放熱装置１が排気口２９に隣接して設けられている。そして、この放熱装置１は、ノートパソコン２１の排気口２９と、放熱装置１を構成するファン２との間の空間に放熱部であるヒートシンク３が位置するように、マザーボード２８上に配設される。そして、このような位置に配設された放熱装置１は、所定角度に傾けられた流路１１がフィン１０によって形成されるように、ヒートシンクが配される。
【００３５】
ノートパソコン２１は、このような放熱装置１を配することで、高機能、高性能のＣＰＵ２７を搭載した場合であっても、高い放熱効率によってＣＰＵ２７にて生じた熱を放熱し得るため、過熱によるＣＰＵ２７の誤作動や故障を防止することができる。
【００３６】
なお、上述したノートパソコン２１においては、放熱装置１による強制空冷の対象である発熱部品がＣＰＵ２８である場合に説明しているが、これに限定されるものではなく、このＣＰＵ２８の他にも通電して動作することにより発熱する広く一般の電子部品であれば放熱装置１を取り付けての強制空冷の対象となり得ることは勿論である。
【００３７】
また、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明に係る放熱装置によれば、ファンを大型化する等により装置自体の外形寸法を大型化することなく、放熱効率を向上させることができる。また、本発明に係る情報処理装置は、上述したような放熱装置を配設することで、高い放熱効率で発熱部品の熱が放熱され、高熱を発する高機能、高性能のＣＰＵ等であっても、過熱による誤作動や故障等の弊害を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放熱装置の平面図である。
【図２】同放熱装置の底面図である。
【図３】同放熱装置の側面図である。
【図４】ヒートパイプにて連結された受熱ブロックとヒートシンクとの平面図である。
【図５】ファンからヒートシンクに対して供給される冷却風の風量及び風圧の分布の状態を模式的に示す図である。
【図６】他の構成に係る放熱装置のファンとヒートシンクとの位置関係を説明するための図である。
【図７】本発明の比較例における放熱装置のファンとヒートシンクとの位置関係を説明するための図である。
【図８】本発明の比較例における放熱装置のファンとヒートシンクとの位置関係を説明するための図である。
【図９】本発明に係る情報処理装置の一例としてあげるノート型のパーソナルコンピュータを一部破断して示す斜視図である。
【図１０】同ノート型のパーソナルコンピュータ内における放熱装置の配設位置を説明するための図である。
【符号の説明】
１放熱装置、２ファン、３ヒートシンク、４ヒートパイプ、５ケーシング、６羽根車、７通風路、７ａ幅狭部、７ｂ幅広部、８吸気口、９供給口、１０フィン、１１流路、１２受熱ブロック、１４溝、１５カバー部材、２１ノートパソコン、２６筐体、２７ＣＰＵ、２９排気口

Claims

動作時に発熱する発熱部品から生じた熱を強制空冷によって放熱し、強制空冷の際の冷却風を上記発熱部品が配設される筐体外部に排出する放熱装置において、
軸線方向から吸気し、接線方向に排気して冷却風を送風するファンと、
所定の間隔を隔てて配列されて上記冷却風の流路を複数条形成する複数枚のフィンを有するヒートシンクとを備え、
上記ヒートシンクは、上記ファンからの冷却風の供給口と、上記冷却風を上記筐体外部に排出する排出部との間の空間に、上記ファン内に配された羽根車の回転方向と反対の向きに上記フィンを上記ファンの供給口の面に対して所定角度傾けて配設し、上記フィンに上記冷却風があたりやすくしたことを特徴とする放熱装置。
動作時に発熱する発熱部品から生じた熱を強制空冷によって放熱し、強制空冷の際の冷却風を上記発熱部品が配設される筐体外部に排出する放熱装置において、
上記ファンのケーシング内に羽根車が配設され、該羽根車の軸線方向から吸気し、接線方向に排気して冷却風を送風するファンと、
所定の間隔を隔てて配列されて上記冷却風の流路を複数条形成する複数枚のフィンを有するヒートシンクとを備え、
上記ヒートシンクは、上記ファンからの冷却風の供給口と、上記冷却風を上記筐体外部に排出する排出部との間の空間に、上記ファンのケーシング内に配設された羽根車の回転方向と反対の向きに上記フィンをファンの排気方向を決める上記ケーシングの幅広部側に位置する側平面に対して所定角度傾けて配設し、上記フィンに上記冷却風があたりやすくしたことを特徴とする放熱装置。
上記所定角度は、上記ケーシングの幅広部側に位置する側平面に対して５°乃至６°であることを特徴とする請求項２に記載の放熱装置。
筐体内部に動作中に発熱する発熱部品に放熱装置が取り付けられる情報処理装置において、
上記放熱装置は、軸線方向から吸気し、接線方向に排気して冷却風を送風するファンと、
所定の間隔を隔てて配列されて上記冷却風の流路を複数条形成する複数枚のフィンを有するヒートシンクとを備え、
上記ヒートシンクは、上記ファンからの冷却風の供給口と、上記冷却風を上記筐体外部に排出する排出部との間の空間に、上記ファン内に配された羽根車の回転方向と反対の向きに上記フィンを上記ファンの供給口の面に対して所定角度傾けて配設し、上記フィンに上記冷却風があたりやすくしたことを特徴とする情報処理装置。