JP4144037B2

JP4144037B2 - 冷却装置

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Publication number: JP4144037B2
Application number: JP2004331544A
Authority: JP
Inventors: 敬小林; 謙太郎山田; 弘青木; 康介山崎; 浩藤田; 龍猪口; 将人渡辺; 賢一長部; 忠弘伊藤; 義英椛沢; 純一渡部; 利成杉野
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP2006147618A

Description

本発明は、例えばノート型パソコンなどの薄型電子機器内において、発熱部品であるＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）などの冷却に用いられる冷却装置に関する。

近年、パソコン（パーソナルコンピュータ）の性能向上と共に、このパソコンに搭載されるＭＰＵの発熱電力も増加傾向にある。その一方で、パソコンの小型化も進み、内蔵するＭＰＵの冷却を主目的とした冷却装置の高性能化が求められている。

こうした状況において、冷却装置を構成する送風部のファンも多彩な送風方向が必要となっており、例えば２方向などの複数方向への排気口を持つ冷却装置が増加している。例えば特許文献１では、送風部であるファンモータの側部に、異なる方向で開口した排気口としての吹出し部を各々設け、一方または両方の吹出し部に放熱体としての放熱フィンを設けた送風装置が開示されている。

図１５はこうした送風装置の一例を示したものであるが、送風部501は送風装置の外郭をなすケーシング502の内部にあって、遠心型のファン503が回転可能に設けられている。ケーシング502の底面には吸気孔504が設けられていると共に、この吸気孔504と直交するケーシング502の側面に、異なる方向で２つの排気口506，507が設けられる。そして、第１の排気口506と第２の排気口507には、熱伝導性の良い金属等の部材で構成された第１の放熱フィン508と第２の放熱フィン509がそれぞれ配置されている。

ここで、送風部501を構成するファン503が矢印Ｒ方向に回転すると、ケーシング502の外部周辺にある空気が吸気孔504から送風部501内に取込まれる。当該空気は、ファン503の羽根部であるファンブレード510の外周放射方向に送り出され、排気口506，507にある放熱フィン508，509を通過して、冷却装置の外部に排出される。なお図１５において、矢印Ｆ501，Ｆ502はファン503から放熱フィン509に向かう空気の流れを示している。この図に示すように、遠心型のファン503である場合、ファンブレード510が回転する向きで、ファンブレード510の最外周の接線方向に風が送り出される。
特開２００４−１４００６１号公報

上述した送風装置のように、送風部501からの排気が複数方向に及ぶものでは、空気の流れが複雑となり、放熱フィン508，509の配置によっては、排気効率が大幅に悪化する。具体的には、ファンブレード510の外周とフィン送風部501からの風を受け入れる放熱フィン508，509の入口との距離が近づくに従って、騒音が悪化する現象が生じる。また、図１５に示す送風装置では、矢印Ｆ501の風が途中で別の放熱フィン508に当たって、放熱フィン509の端部にまで十分に風が届かない。こうして排気効率が低下すると、送風装置としての騒音が増大したり、風量の低下や放熱効率の悪化を招く懸念を生じていた。

また、冷却装置が薄型電子機器の筺体中央に位置していると、筐体の側面と冷却装置との距離があり過ぎて、筐体の上面や底面に排気用の孔を設けざるを得ない。その場合、図１５に示す送風装置では、送風部501から放熱フィン508，509に達した風が、そのまま冷却装置の側部から排出されてしまって、筐体の上面や底面に設けた孔に風を送ることができない。

本発明は、上記問題点を解決して、複数方向の排気部を備えた場合でも、低騒音，高風量および放熱効率の高い冷却装置を提供することを目的とする。

本発明の第２の目的は、所望の方向に排気風を向けることができる冷却装置を得ることにある。

請求項１の発明の冷却装置では、送風部の例えば複数方向に排気部を設け、これらの排気部に放熱体を配置したものにおいて、少なくとも一つの放熱体の長さを２種類以上に異ならせている。こうすると、送風部内のファンブレード外周から放熱体に至る距離を適切に保つことができるので、ファンブレード外周と放熱体との距離が近くなることに起因する騒音性能の悪化を回避でき、低騒音を実現できる。また、ファンブレードの外周形状に合せて放熱体を部分的に長く形成するので、その分放熱面積が増加し、放熱効率を高めることができる。

さらに、送風部が遠心ファンを備えている場合、ファンブレードが回転する向きで、且つ当該ファンブレードの最外周の接線方向に風が送り出される。そのため、少なくとも一つの放熱体の長さを２種類以上に変えることによって、前記遠心ファンから送り出される送風部からの風が、途中で別の放熱体に当たって、所望の放熱体に届かなくなることを回避できる。つまり、送風部から排気部に配置した放熱体の方向へ、流路を予想して空気の流れを妨げないようにすることが可能になり、風量の損失を最小限に抑制し、各放熱体の全体に効率よく空気を送り出すことができる。これにより、より多くの風量が得られ、放熱効率もさらに向上する。

さらに、一つの放熱体と別な放熱体に、同じ長さを有する放熱部があることから、数種類の長さを持つ放熱体の一組を、放熱部として共通の部品で構成することができ、放熱体を製造する際の金型費用を効果的に抑制できる。その結果、より高性能で安価な冷却装置を提供できることとなる。

請求項２の発明の冷却装置では、排気部に配置した放熱体が２種類以上の長さで形成されるので、より低騒音，高風量になり、放熱効果を一層高めることができる。

請求項３の発明の冷却装置では、放熱体のピッチを各々変化させることで、当該放熱体を通過する排気量と放熱面積を任意にコントロールできる。例えばヒートパイプのような熱の輸送手段と接する放熱体は、そのピッチを意図的に短かくすれば、放熱面積が増加して放熱効率が高まるので、当該放熱体を通過する空気が、輸送手段により運ばれた熱を効率よく奪うことができる。

請求項４の発明の冷却装置では、壁部に風が当たって、放熱体の流路方向に風を向けることができるので、当該放熱体に効率よく風が通過することとなり、さらなる高風量化を達成できる。

請求項５の発明の冷却装置では、放熱体が存在しない排気部の箇所があるので、その部分では放熱体による空気抵抗が生じることはなく、空気がスムースに通過する。したがって、冷却装置としての排気風量を増加させることができる。

請求項６の発明の冷却装置では、送風部から放熱部を通過する風によって受熱部から放熱部に伝達した熱が奪われるが、この熱を奪った風の方向は、風向部によって別な向きに変えることができるので、所望の方向である例えば冷却装置を収容する筐体の排気孔などに、そのまま排気風を向けることができる。

請求項７の発明の冷却装置では、受熱部と放熱部との間が離れていても、伝達手段により効率よく熱を放熱部に導くことが可能になる。

請求項１記載の発明によれば、複数方向の排気部を備えた場合でも、低騒音，高風量および放熱効率の高い冷却装置を提供することができる。さらに、放熱体を製造する際の金型費用を、部品の共通化により効果的に抑制できる。

請求項２記載の発明によれば、より低騒音，高風量になり、放熱効果を一層高めることが可能になる。

請求項３記載の発明によれば、放熱体を通過する排気量と放熱面積を任意にコントロールできる。

請求項４記載の発明によれば、壁部により放熱体の流路方向に風を向けることができるので、さらなる高風量化を達成できる。

請求項５記載の発明によれば、放熱体が存在しない排気口の箇所で、空気をスムースに通過させることが可能になり、冷却装置としての排気風量を増加させることができる。

請求項６記載の発明によれば、所望の方向に排気風を向けることができる。

請求項７記載の発明によれば、受熱部から放熱体に効率よく熱を導くことができる。

以下、本発明に係る冷却装置の各実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、各実施例において同一の箇所には同一の符号を付し、共通する部分の説明は極力省略する。各実施例に示す冷却装置は、例えばノート型パソコンなどの発熱部品を内蔵した薄型電子機器内に収容されるが、どのような機器に使用しても構わない。

図１は、本発明の第１実施例を示すもので、冷却装置の外郭部材は有底状のケーシング１と、このケーシング１の上面開口を覆うカバー（図示せず）とにより薄型扁平状に構成される。当該ケーシング１およびカバーにより囲まれた送風装置の内部には、遠心型のファン２を備えた送風部３が設けられる。ファン２は周知のように、カップ状をなすロータ４の周囲に複数枚のファンブレード５を備えて構成され、ロータ４の内周面に取付けられたマグネット（図示せず）と、ロータ４に取り囲まれたモータ部（図示せず）との電磁作用により、図１に示す矢印Ｒの方向にファン２が回転するようになっている。

前記ファン２の下面に対向して、ケーシング１の底面には吸気口７が形成される。同様に、ここでは図示していないが、ファン２の上面に対向してカバーにも別な吸気口が形成され、ファン２の両面より送風部３に空気を取込む構成となっている。また、吸気口７と直交するケーシング１の側面には、異なる方向に２つの排気口８，９がそれぞれ設けられる。この排気口８，９は、ファン２から送り出された空気を送風装置の外部に排出する流路を形成するが、送風部３の側部３方向以上に設けられてもよい。本実施例では、送風部３の周囲側面の隣り合う２辺に排気口８，９が各々設けられ、他の２辺はＲ状の曲面部10で繋がれているが、排気口８，９を対向する２辺に設けてもよい。

前記第１の排気口８には、金属板を折曲げ形成したフィン材11Ａと、このフィン材11Ａとは別な形状で、同じく金属板を折曲げ形成したフィン材11Ｂとを、それぞれ複数並設して連結した放熱フィン13が設けられる。また、別な第２の排気口９にも、金属板を折曲げ形成したフィン材11Ｃを複数並設してなる放熱フィン14が設けられる。それぞれのフィン材11Ａ〜11Ｃは、送風部３の側面から排出される空気の流れを極力妨げない方向、すなわち排気口８，９の幅方向に並んで配置される。

この実施例では、少なくとも第１の排気口８に配置された放熱フィン13について、風が流れる方向に沿った長さがそれぞれ異なるフィン材11Ａ，11Ｂで形成されている。より具体的には、空気が排出される放熱フィン13の出口面は、各フィン材11Ａ，11Ｂ共に直線状に揃っているものの、空気が入り込む放熱フィン13の入口面は、長さの違うフィン材11Ａ，11Ｂによって段差が生じている。すなわちここでは、ファンブレード５の外周から放熱フィン13の入口面に至る距離が、放熱フィン13の幅方向にわたってできるだけ一定となるように、長さの異なる２種類のフィン材11Ａ，11Ｂが配置されている。一方、第２の排気口９に配置された放熱フィン14は、１種類のフィン材11Ｃだけで形成されており、その入口面および出口面とも直線状に揃っている。

好ましくは、複数のフィン材11Ａを並べて繋ぎ合わせたフィン部16Ａと、複数のフィン材11Ｃを並べて繋ぎ合わせたフィン部16Ｃは、風が流れる方向に沿った長さが同じに形成される。こうすると、フィン材11Ａ，11Ｃを同じ部材とすることができ、部品の共通化が図られる。勿論、フィン部16Ａの代わりに、複数のフィン材11Ｂを並べて繋ぎ合わせたフィン部16Ｂを、前記フィン部16Ｃと同じ長さになるように形成してもよい。

次に、上記構成についてその作用を説明する。送風部３を構成するファン２がその回転軸を中心として矢印Ｒ方向に回転すると、冷却装置の外部周辺にある空気が吸気口７から送風部３内に取込まれる。当該空気は、ファン２の羽根部であるファンブレード５の外周放射方向に送り出され、排気口８，９にそれぞれ設けられた放熱フィン13，14のフィン材11Ａ〜11Ｃ間を通過して、冷却装置の外部に排出される。なお図１において、矢印Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３はファン２から各放熱フィン13，14に向かう空気の流れを示している。同図に示すように、遠心型のファン２である場合、ファンブレード５が回転する向きで、このファンブレード５の最外周の接線方向に風が送り出される。

ここで放熱フィン13に着目すると、ファン２の外周からフィン部16Ａの一端部に向かう風Ｆ１が、別なフィン部16Ｂによって邪魔されないように、フィン材11Ａ，11Ｂの入口側段差が考慮される。従って、ファンブレード５の外周と放熱フィン13の入口面との距離を一定に保つことで、放熱フィン13の入口面における局部的な騒音の増加を抑えつつ、段差部近傍のフィン部16Ａの一端部にも風Ｆ１を十分に届ける流路を確保することで、風量の損失を抑制できる。また本実施例では、別な放熱フィン14のフィン部16Ｃに向かう風Ｆ２が、フィン部16Ａの他端部によって邪魔されないように、フィン部16Ａの入口面の位置ひいてはフィン部16Ａの長さが考慮される。そのため、ここでもフィン部16Ｃの端部に風Ｆ２を十分に届ける流路を確保することができる。

以上のように本実施例では、複数方向に排気部としての排気口８，９を設けた送風部３を具備し、これらの排気口８，９に放熱体としての放熱フィン13，14が各々配置される冷却装置において、少なくとも一つの放熱フィン13が２種類以上の長さで形成されると共に、一つの放熱フィン13と別な放熱フィン14に、同じ長さを有するフィン部16Ａ，16Ｃを設けている。

このように、少なくとも一つの放熱フィン13の長さを２種類以上に異ならせることで、送風部３内のファンブレード５外周から放熱フィン13の入口面に至る距離を適切に保つことができるので、ファンブレード５外周と放熱フィン13，14との距離が近くなることに起因する騒音性能の悪化を回避でき、低騒音を実現できる。また、ファンブレード５の外周形状に合せて放熱フィン13，14を部分的に長く形成するので、その分放熱面積が増加し、放熱効率を高めることができる。

さらに、送風部３が本実施例のように遠心型のファン２を備えている場合、ファンブレード５が回転する向きで、且つ当該ファンブレード５の最外周の接線方向に風が送り出される（図１の風Ｆ１，Ｆ２参照）。そのため、少なくとも一つの放熱フィン13の長さを２種類以上に変えることによって、ファン２から送り出される送風部３からの風が、途中で別の放熱フィン13に当たって、所望の放熱フィン14に届かなくなることを回避できる。つまり、送風部３から排気口８，９に配置した放熱フィン13，14の方向へ、流路を予想して空気の流れを妨げないようにすることが可能になり、風量の損失を最小限に抑制し、各放熱フィン13，14の全体に効率よく空気を送り出すことができる。これにより、より多くの風量が得られ、放熱効率もさらに向上する。

さらに、一つの放熱フィン13と別な放熱フィン14に、同じ長さを有するフィン部16Ａ，16Ｃがあることから、数種類の長さを持つ放熱フィン13，14の一組を、フィン部16Ａ，16Ｃとして共通の部品（フィン材11Ａ，11Ｃ）で構成することができ、放熱フィン13，14を製造する際の金型費用を効果的に抑制できる。その結果、より高性能で安価な冷却装置を提供できることとなる。

図２は、本発明の第２実施例を示すもので、ここでは第２の排気口９に、金属板を折曲げ形成したフィン材11Ｃと、このフィン材11Ｃとは別な形状で、同じく金属板を折曲げ形成したフィン材11Ｄとを、それぞれ複数並設して連結した放熱フィン14が設けられている。当該フィン材11Ｃ，11Ｄは、第１の排気口８に配置された放熱フィン13のフィン材11Ａ，11Ｂと同様に、風が流れる方向に沿った長さがそれぞれ異なっていて、空気が排出される放熱フィン14の出口面は、各フィン材11Ｃ，11Ｄ共に直線状に揃っているものの、空気が入り込む放熱フィン14の入口面は、長さの違うフィン材11Ｃ，11Ｄによって段差が生じている。すなわち、ファンブレード５の外周から放熱フィン14の入口面に至る距離が、放熱フィン14の幅方向にわたってできるだけ一定となるように、長さの異なる２種類のフィン材11Ｃ，11Ｄが配置されている。

放熱フィン14は、複数のフィン材11Ｃを並べて繋ぎ合わせたフィン部16Ｃと、複数のフィン材11Ｄを並べて繋ぎ合わせたフィン部16Ｄとにより構成される。またここでは、一方の放熱フィン13の一部をなすフィン部16Ｂと、別な放熱フィン14の一部をなすフィン部16Ｃの、風が流れる方向に沿った長さが同じに形成される。こうすると、フィン材11Ｂ，11Ｃを同じ部材とすることができ、部品の共通化が図られる。

さらに本実施例では、ファンブレード５の外周から送風部３の排気口８，９を設けていない周囲側面に流れる風Ｆ３を、放熱フィン14の流路方向に向かわせる壁部としての凸部18が、送風部３の周囲側面（内面）に形成される。この凸部18は別な部位に設けてもよく、また例えば凹状に形成してもよい。要するに、ファンブレード５の外周から流れる風を当てて、放熱フィン13，14の流路方向に向かわせることができれば、どのような形状であっても構わない。なお、それ以外の構成は、第１実施例のものと共通している。

そして本実施例では、送風部３を構成するファン２が矢印Ｒ方向に回転すると、冷却装置の外部周辺にある空気が吸気口７から送風部３内に取込まれる。当該空気は、ファン２の羽根部であるファンブレード５の外周放射方向に送り出され、排気口８，９にそれぞれ設けられた放熱フィン13，14のフィン材11Ａ〜11Ｄ間を通過して、冷却装置の外部に排出される。

ここで放熱フィン14に着目すると、フィン部16Ｃに向かう風Ｆ２が、別な放熱フィン13の一部をなすフィン部16Ａの他端部によって邪魔されないように、フィン部16Ａ，16Ｃの入口面の位置ひいてはフィン部16Ａ，16Ｃの各長さが考慮される。そのため、放熱フィン14のフィン部16Ｃにも風Ｆ２を十分に届ける流路が確保され、風量の損失を抑制できる。また、ファンブレード５の外周から放熱フィン13，14の入口面に至る距離が略一定に保たれており、一方の放熱フィン13のみならず、別な放熱フィン14の入口面における局部的な騒音の増加を抑制できる。さらに本実施例では、ファンブレード５の外周接線方向から流れる風Ｆ３が、凸部18に直接当たって、放熱フィン14の流路方向に向かうようになっている。そのため、凸部18を設けただけで、放熱フィン14を設けた排気口９の排気風量を簡単に増加させることができる。

以上のように本実施例では、複数方向に排気口８，９を設けた送風部３を具備し、これらの排気口８，９に放熱フィン13，14が各々配置される冷却装置において、少なくとも一つの放熱フィン13のみならず、排気口８，９に配置した各々の放熱フィン13，14が２種類以上の長さで形成される。

この場合、第１実施例で説明したような作用効果を奏することは勿論、それぞれの排気口８，９に配置した放熱フィン13，14が、いずれも２種類以上の長さで形成されるので、放熱フィン13，14周辺の各部で、より低騒音，高風量になり、放熱効果を一層高めることができる。

また本実施例では、放熱フィン14の流路方向に風を向ける壁部としての凸部18を、送風部３の内面に設けている。こうすると、送風部３からの風が凸部18に当たって、放熱フィン14の流路方向に風を向けることができるので、当該放熱フィン14に効率よく風が通過することとなり、さらなる高風量化を達成できる。

図３は、本発明の第３実施例を示すもので、放熱フィン14を構成するフィン材11Ｃ，11Ｄ間のピッチが、放熱フィン14を構成するフィン材11Ｃ，11Ｄ間のピッチよりも狭くなっていて、各放熱フィン13，14毎に空気が通過する隙間のピッチ（距離）が異なる点以外は、第２実施例と共通している。

この場合の放熱フィン13は、ピッチが広い分だけ空気抵抗が少ないので、送風部３からの空気が通過しやすく、より大きな排気風量を得ることができる。逆にピッチの狭い放熱フィン14は、放熱フィン13よりも空気抵抗が若干大きくなるものの、フィン部16C，16Ｄの配置数が多く放熱面積も広くなるので、例えば熱輸送手段であるヒートパイプ（図示せず）の端部を放熱フィン14に熱接続した場合でも、このヒートパイプから効率よく熱を奪うことができる。また、この放熱フィン14に風Ｆ３を向ける凸部18を設けることにより、ピッチの狭い放熱フィン14に対しても、十分な排気風量を得ることができる。

以上のように、本実施例における冷却装置は、各放熱フィン13，14毎に空気が通過する隙間のピッチを変化させている。こうすると、上記第１実施例や第２実施例における作用効果を発揮することは勿論、放熱フィン13，14のピッチを各々変化させることで、当該放熱フィン13，14を通過する排気量と放熱面積を任意にコントロールできる。例えばヒートパイプのような熱輸送手段と接する放熱フィン14は、そのピッチを意図的に短かくすれば、放熱面積が増加して放熱効率が高まるので、当該放熱フィン14を通過する空気が、熱輸送手段により運ばれた熱を効率よく奪うことができる。

ここで、図３に示す各放熱フィン13，14のフィン材11Ａ〜11Ｄの枚数を変えたときの、流量−風圧の特性と、ファン速度−騒音レベルの特性を、図４および図５にそれぞれ示す。図中、点線は放熱フィン13を構成するフィン材11Ａ，11Ｂの合計枚数が12枚で、放熱フィン14を構成するフィン材11Ｃ，11Ｄの合計枚数が８枚の場合（最適前）の測定結果を示し、また実線はフィン材11Ａ，11Ｂの合計枚数が９枚で、フィン材11Ｃ，11Ｄの合計枚数が６枚の場合（最適後）の測定結果を示している。

図４に示すように、各放熱フィン13，14のピッチを広げることで、同一風圧における流量（若しくは、同一流量における風圧）が増加する。なお、ここでのファン２の速度は3500rpmで一定となっている。また図５に示すように、各放熱フィン13，14のピッチが広がると、特に低速域での騒音が低下する。こうした測定結果から、各放熱フィン13，14のピッチを適宜変えることで、最適な排気風量と騒音特性を得ることが可能になる。

図６は、本発明の第４実施例を示すもので、ここでは前記排気口８，９とは別に、放熱フィンを全く配置していない別な排気口19が設けられ、ここからさらに風を送り出せようになっている。また、排気口９にある放熱フィン14も、当該排気口９に部分的にしか配置されておらず、放熱フィン14を通過せずにそのまま外部に排出される孔20が形成される。この孔20を通過する空気は、抵抗を受けずにそのまま排出されるので、排気口19から排出される空気と同様に、冷却装置としての排気風量を増加させることが可能になる。それ以外の構成は、第３実施例に示す冷却装置と共通している。

本実施例では、放熱フィン14が一部存在しない排気口９や、放熱フィンが全く存在しない排気口19をさらに具備している。この場合、放熱フィン14が一部または全く存在しない排気口９，19の箇所があるので、その部分では放熱フィン14による空気抵抗が生じることはなく、空気がスムースに通過する。したがって、冷却装置としての排気風量を増加させることができる。

図７は本発明の第５実施例を示す冷却装置の要部斜視図である。同図において、21はファン（図示せず）を内蔵する送風部で、この送風部21の送風方向に放熱フィン22を配設している。なお、本実施例の放熱フィン22は送風部21の排気方向に設けているが、吸気方向に設けてもよい。放熱フィン22は軽量化を図るために、ダイカスト一体成形の構造体ではなく、平行に配置された複数枚のフィン材23を積層して構成される。個々のフィン材23はいずれも同一形状をなし、放熱部24の上端および下端に形成された折曲げ部25Ａ，25Ｂと、放熱フィン22の出口側に折曲げ形成された傾斜部26とを有する。折曲げ部25Ｂと傾斜部26は絞り加工により折曲げ形成してもよいし、折曲げ部25Ｂと傾斜部26との間に割り溝（図示せず）を入れて折曲げ形成してもよい。そして、これらの折曲げ部25Ａ，25Ｂおよび傾斜部26の先端が、隣接するフィン材23の背面に突き当てて接続固定される。フィン材23，23間の接続固定は、例えば接着，溶接，半田付けの他に、カシメなどでも実現できる。

放熱フィン22は、送風部21の排気口（図示せず）に対向して空気を取入れる入口27が形成されると共に、この入口27と直交する方向に、空気を排出する出口28が形成される。そして、前記フィン材23の一部をなす傾斜部26は、放熱フィン22を通過する風の流れ（送風方向）を変える風向部として機能する。本実施例における風向部は、放熱フィン22の下端から斜め直線状に立上がっているが、例えば緩やかなカーブで立上げても良いし、その形状は特に限定されない。

29は例えばＭＰＵのような熱源Ｓに接する受熱部としての受熱板で、図７に示す例では、放熱フィン22の底面をなす折曲げ部25Ｂに受熱板29が直接接続固定される。この受熱板29は熱伝導性に優れた部材で構成されるが、例えば図８に示すように、熱伝達手段であるヒートパイプ30を介して、放熱フィン22の折曲げ部25Ｂに連結してもよい。ヒートパイプ30は、熱伝導性に優れた銅などの管体内部に微小量の作動液を注入し、この作動液を管体内部で還流させるもので、音速で移動する作動液により極めて優れた熱応答性が得られる。図８に示す変形例では、ヒートパイプ30の一端に受熱板29が熱接続されると共に、ヒートパイプ30の他端に放熱フィン22が熱接続される構成となっている。

そして図７に示す例では、熱源Ｓから発生する熱が、受熱板29から直接放熱フィン21に伝導し、図８に示す例では、熱源Ｓから発生する熱が、受熱板29からヒートパイプ30を介して放熱フィン22に伝導する。それと共に、送風部21から放熱フィン22の入口27に向けて送風を行なうと、入口27から進入した空気が、前記放熱フィン22に達した熱を奪いつつ、各フィン材23，23間を通過して傾斜部26に達し、そこで風の流れを水平から垂直方向に変えて、放熱フィン22の後方上端にある出口28からスムースに排出される。特に冷却装置が薄型電子機器の筺体中央にあって、筐体の上面や底面に排気孔を設けざるを得ない場合でも、この排気孔に放熱フィン22の出口28を直接対向させることができる。また、複数のフィン材23を積層した放熱フィン22の一部として傾斜部26が形成されるため、放熱フィン22としての冷却効果が損なわれず、結果的に熱源Ｓの冷却を効率よく行なうことができる。

このように、放熱フィン22を構成するフィン材23の一部として、このフィン材23と共に送風方向を変える傾斜部26が一つずつ積層されているので、スペースの限られた筺体内に冷却装置を設けた場合でも、放熱フィン22としての軽量化を保ちつつ、熱源Ｓの冷却を効率よく行なうことができる。また、フィン材23を個々にカシメなどで連結することで、傾斜部26を有する放熱フィン22を組立てることができるので、放熱フィン22としての製造性や組立性も従来のものと何等変わりなく、悪化することはない。

以上のように本実施例によれば、熱源Ｓと接する受熱部としての受熱板29と、送風部21と、この送風部21の送風方向にあって、受熱板29からの熱を奪う放熱部であって積層フィンとしての放熱フィン22とを備えた冷却装置において、放熱フィン22に送風方向を変える風向部としての傾斜部26を形成している。

この場合、送風部21から放熱フィン22を通過する風によって受熱板29から放熱フィン22に伝達した熱が奪われるが、この熱を奪った風の方向は、傾斜部26によって別な向きに変えることができるので、所望の方向である例えば冷却装置を収容する筐体の排気孔などに、そのまま排気風を向けることができる。しかも、傾斜部26は複数のフィン材23を積層した放熱フィン22に形成されるものであるため、重量の増加は殆どなく、わざわざ別部品で風向を変化させる必要もない。さらに、放熱フィン22としての冷却効果や、組立性および製造性が損なわれることもない。

また、特に図８に示す例では、受熱板29と放熱フィン22との間を熱の伝達手段であるヒートパイプ30で連結している。こうすると、受熱板29と放熱フィン22との間が離れていても、ヒートパイプ30により効率よく熱を放熱フィン22に導くことが可能になる。

なお、別な変形例として、図７や図８に示す傾斜部26を、フィン材23の全てにではなく部分的に設け、残りのフィン材23には傾斜部26を設けない構成としてもよい。こうすると、放熱フィン22からの空気の出口を、垂直方向と水平方向の２つに分けることができ、より細かな筺体内部の部品配置に対応することが可能になる。

図９〜図１１は、本発明の第６実施例を示すものである。図９は、一般的なターボファンの送風部170からの風の速度（風速）を図示したもので、172は送風部170に備えたファン、173はファン172の外周を囲むケース174の周壁で、ファン172を矢印Ｒの方向に回転すると、ケース174の一側にある排気口175から風が排出されるようになっている。排気口175からの風速Ｆｓは、ファン172の外周接線方向に沿った風が多く排出される一側175Ａのほうが、他側175Ｂよりも大きくなる。すなわち、排気口175からの風速Ｆｓは均一ではなく、ファン172の外周接線方向から排出される風の量に応じて異なっている。

従来、排気口175に配設される放熱フィンの各フィン片は、例えば上記特許文献１や特開２００１−４４３４８号公報にあるように、その配置位置に拘らず同じ長さで、フィン片間の空気が通過するフィンピッチも同一であった。しかし、これでは冷却装置の風速特性とは無関係に、放熱フィンにおける単位面積あたりの風接触面積が一定となってしまうので、十分な冷却性能を発揮することができない。

図１０は、こうした問題に対処した冷却装置の一例を示しており、同図において、排気口175には複数のフィン片181を並設してなる放熱フィン182が配置され、ここでは風速Ｆｓの小さい排気口175の他側175Ｂから、風速Ｆｓの大きい排気口175の一側175Ａに向けて、個々のフィン片181の長さが次第に長くなるように形成している。すなわち、フィン片181の長さは排気口175からの風速Ｆｓに比例して調整されており、放熱部としての放熱フィン182における単位面積あたりの風接触面積を、配置部位に応じて変化させている。

このような構成では、排気口175の風速Ｆｓの大きい一側175Ａ周辺で、放熱フィン182の風が接触する面積が多くなっているので、空気（風）との熱交換性能が、従来の一定の長さのフィン片からなる放熱フィンよりも向上し、冷却装置として冷却性能の向上に貢献できる。また、ファン172の外周から放熱フィン182の入口面に至る距離が、放熱フィン182の一側175Ａから他側175Ｂにかけて略一定となるように、各フィン片181が配置されているので、放熱フィン182の入口面における局部的な騒音の増加を抑えることができる。

また別な変形例として、図１１に示すように、排気口175における風速Ｆｓの分布に合せて、風速Ｆｓの小さい排気口175の他側175Ｂから、風速Ｆｓの大きい排気口175の一側175Ａに向けて、各フィン片181の長さを変化させるだけでなく、空気が通過するフィンピッチを次第に狭くする構成としてもよい。すなわち、各フィン片181間のフィンピッチは排気口175からの風速Ｆｓに反比例して調整されており、放熱部としての放熱フィン182における単位面積あたりの風接触面積を、配置部位に応じて変化させている。

このように、フィン片181の長さとフィンピッチとを共に調整することで、放熱フィン182における熱交換性能をさらに向上させることができる。なお、図３４において、各フィン片181の長さは一定とし、フィン片181間のフィンピッチのみを、配置位置に応じて変化させる構成としてよい。その場合も、排気口175の風速Ｆｓの大きい一側175Ａ周辺で、放熱フィン182の風が接触する面積が多くなるように、フィン片181間のフィンピッチを適宜調整すればよい。

図１２〜図１４は、本発明の第７実施例を示すものである。同図において、191は熱伝導性の良好な材料からなるヒートシンク、192は送風部193を取付けたヒートシンク191の裏側（下側）を覆うカバーで、この実施例においても、送風部193の軸方向両面にある吸気孔194，195から空気を吸い込んで、当該吸気孔194，195と直交する方向にある排気口196から空気を送り出す構造となっている。また、197は排気口196に配設された複数のフィン片198を並設してなる放熱フィンである。

201は、ヒートシンク191に一体形成された略平板状の取付部であり、この取付部201の略中央に形成した窓孔202に、板状の受熱部たる受熱板203が係合している。受熱板203の裏側には、図示しないＣＰＵなどの熱源が密着接続される一方で、受熱板203の表側（上側）には、熱輸送手段である例えばヒートパイプ205の一端部205Ａが溶着などにより熱的および機械的に接続される。また、ヒートパイプ205の他端部205Ｂは、放熱フィン197の長手方向に沿って配置され、そこで放熱フィン197と例えば溶接などにより熱的および機械的に接続されている。

前記取付部201には、窓孔202に配置された受熱板203の表側面が部分的に当接可能な片すなわち突当て片206が形成される。また、取付部201の表側面には、ヒートパイプ205の一端部205Ａの基端および先端がそれぞれ当接可能な当接部208，209が形成される。受熱板203とヒートパイプ205とを接続した連結体211と、ヒートシンク191の一部である取付部201との機械的な接続は行なわれていないが、突当て片206を形成したことによって、取付部201の裏側面が受熱板203に当接できるようになっており、また当接部208，209を形成したことによって、取付部201の表側面がヒートパイプ205に当接できるようになっていて、受熱板203とヒートパイプ205とを接続した連結体211が、取付部201の両側を挟んでいるため、当該連結体211はヒートシンク191から外れないようになっている。また、突当て片206に受熱板203が当接したときには、ヒートパイプ205と当接部208，209との間に隙間が形成され、逆に当接部208，209にヒートパイプ205が当接したときには、突当て片206と受熱板203との間に隙間が形成される。すなわち、図１４の矢印Ｂに示すように、受熱板203と熱源との密着性を考慮して、連結体211は取付部201の上下方向にある程度移動できるようになっている。

なお本実施例では、受熱部としての受熱板203が１箇所にだけ設けられているが、複数箇所の受熱部があってもよい。また、複数本のヒートパイプ205を使用してもよい。

本実施例では、冷却装置の組立に際し、ヒートシンク191と一体的に形成された取付部201の窓孔202に受熱板203を係合させ、この受熱板203の上側にヒートパイプ205の一端部205Ａを載せる。ここで、突当て片206と当接部209には、ヒートパイプ205の位置決めとなる一対の壁部213，214が、取付部201の表面側に立ち上がるようにそれぞれ形成されているので、取付部201の当接部208，209に、その一端部205Ａの基端および先端が位置するように、ヒートパイプ205が自ずと配置される。そしてこの状態で、ヒートパイプ205の一端部205Ａと受熱板203とを、例えば溶着などにより接合すると、ヒートパイプ205と受熱板203とからなる連結体211が形成され、且つこの連結体211が取付部201の両面側を挟持する。

以上のように、本実施例では熱伝達手段であるヒートパイプ205と、受熱部である受熱板203とを固定してなる連結体211と、この連結体211により挟持されるヒートシンク191の取付部201とからなる冷却装置を提案している。この場合、受熱板203とヒートシンク191との機械的な連結はなく、ヒートパイプ205と受熱板203との間でのみ機械的な固定が図られると共に、受熱板203はヒートシンク205に対し若干の隙間があって移動できるようになっているので、受熱板203の熱源への追従性能が向上する。

すなわち、従来のように受熱板がヒートシンクに固定されていると、受熱板と熱源との間に僅かな隙間が生じたときに、ヒートシンクから受熱板を分離して動かせないので、冷却性能の悪化が避けられないが、本実施例では受熱板203をヒートシンク191の取付部201から分離して動かすことができるので、冷却装置としての冷却性能の悪化を簡単に回避することができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、それぞれの実施例に示す特徴を複数組み合わせた構成としてもよい。

本発明の第１実施例における冷却装置のカバーを外した状態の平面図である。本発明の第２実施例における冷却装置のカバーを外した状態の平面図である。本発明の第３実施例における冷却装置のカバーを外した状態の平面図である。同上、各放熱フィンのフィン材の枚数を変えたときの、流量−風圧の特性を示すグラフである。同上、各放熱フィンのフィン材の枚数を変えたときの、ファン速度−騒音レベルの特性を示すグラフである。本発明の第４実施例における冷却装置のカバーを外した状態の平面図である。本発明の第５実施例における冷却装置の要部斜視図である。同上、ヒートパイプを利用した変形例を示す冷却装置の要部斜視図である。本発明の第９実施例における冷却装置としてのターボファンの風速特性を示した説明図である。同上、改良した冷却装置の説明図である。同上、別な改良した冷却装置の説明図である。本発明の第１０実施例における冷却装置の平面図である。同上、要部斜視図である。同上、図１２のＩ−Ｉ線断面図である。従来例における冷却装置のカバーを外した状態の平面図である。

符号の説明

３送風部
８，９，19 排気口（排気部）
13，14 放熱フィン（放熱体）
16Ａ，16Ｃフィン部（放熱部）
18 凸部（壁部）
21 送風部
22 放熱フィン（放熱体）
26 傾斜部（風向部）
29 受熱板（受熱部）
30 ヒートパイプ（伝達手段）

Claims

排気部を設けた送風部を具備し、放熱体が配置される冷却装置において、
少なくとも一つの前記放熱体が２種類以上の長さで形成されると共に、一つの前記放熱体と別な前記放熱体に、同じ長さを有する放熱部を設けたことを特徴とする冷却装置。
前記排気部に配置した放熱体が２種類以上の長さで形成されることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記各放熱体毎にピッチを変化させたことを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。
前記放熱体の流路方向に風を向ける壁部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
前記放熱体が一部または全く存在しない排気部をさらに具備したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
熱源と接する受熱部と、送風部と、前記送風部の送風方向にある放熱部とを備えた冷却装置において、送風方向を変える風向部を形成したことを特徴とする冷却装置。
前記受熱部と前記放熱部との間を伝達手段で連結したことを特徴とする請求項６記載の冷却装置。