JP4841575B2 - Cooling system - Google Patents
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Description
この発明は、通信装置などの内部に設けられる発熱電子部品を冷却する冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a cooling device for cooling a heat generating electronic component provided inside a communication device or the like.
通信装置の通信速度の高速化および回路の集積化の結果、通信装置を構成する発熱素子は小型化、高発熱化の傾向にある。しかし、発熱素子自身が動作するために発する熱は通信装置の故障や誤動作の原因となるため、通信装置の性能を満足させるためには放熱器等の冷却機構が必要である。通信装置内の冷却機構としては、発熱素子が取り付けられている基板または金属板を経由する熱伝導により冷却するものと、発熱素子が接している空気を経由する熱伝達により冷却するものが挙げられる。一般的な冷却機構は熱伝達によるものであり、発熱素子自体から発生する熱は、空気への熱伝達量を大きくするために、発熱素子に放熱器(放熱フィン)付加して、空気との接触面積を大きくしている。そのため、発熱素子の発熱量が大きくなるに従って、大きな放熱器が必要となり通信装置の小型化の妨げとなっていた。 As a result of increasing the communication speed of the communication device and integrating the circuits, the heating elements constituting the communication device tend to be smaller and higher in heat generation. However, since the heat generated by the operation of the heating element itself causes a failure or malfunction of the communication device, a cooling mechanism such as a radiator is required to satisfy the performance of the communication device. As a cooling mechanism in the communication device, there are a cooling mechanism that cools by heat conduction via a substrate or a metal plate to which a heating element is attached, and a cooling mechanism that cools by heat transfer via air that is in contact with the heating element. . A general cooling mechanism is based on heat transfer. The heat generated from the heat generating element itself is added with a radiator (heat dissipating fin) in order to increase the amount of heat transfer to the air. The contact area is increased. For this reason, as the amount of heat generated by the heat generating element increases, a large heat sink is required, which hinders downsizing of the communication device.
また、通信装置内の空気の流れを風上、風下とすると、空気の流れる方向に沿って発熱素子を配置した場合、風上から風下に空気が流れるにつれて、その空気の雰囲気温度は高くなる傾向にあり、風上側と風下側に同じような発熱量の発熱素子を配置すると、風下側の発熱素子の方が空気の雰囲気温度と許容温度の温度差が小さくなるという問題があった。この対策として特許文献1では、風下側における発熱素子から空気層への熱抵抗が、風上側における発熱素子から空気層への熱抵抗よりも低いベースプレートおよびフィンを設け、風下側における発熱素子から空気層への熱抵抗が、風上側における発熱素子から空気層への熱抵抗よりも低くなるように構成している。
Also, assuming that the air flow in the communication device is windward and leeward, when the heating element is arranged along the direction of air flow, the atmosphere temperature of the air tends to increase as the air flows from the windward to leeward. If the heating elements having the same heat generation amount are arranged on the leeward side and the leeward side, there is a problem that the temperature difference between the air ambient temperature and the allowable temperature is smaller in the leeward side heating element. As a countermeasure, in
従来の放熱器は以上のように構成されているので、風上側の発熱素子に取り付ける放熱器を小さく構成し、風下側の発熱素子に取り付ける放熱器を大きく構成するなど、風上側または風下側で放熱器の形状や材質を変更する必要があり、放熱器の形状または材質が複雑化する、さらに当該放熱器を実装する装置が大型化するという課題があった。 Since the conventional radiator is configured as described above, the radiator to be attached to the leeward side heating element is configured to be small and the radiator to be attached to the leeward side heating element is configured to be large. It is necessary to change the shape and material of the heat radiator, which complicates the shape or material of the heat radiator, and further increases the size of a device for mounting the heat radiator.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、風上側または風下側で放熱器の形状または材質を変更することなく、風下側に位置する放熱素子の熱を効率よく放熱することができる冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and efficiently dissipates the heat of the heat dissipating element located on the leeward side without changing the shape or material of the radiator on the leeward or leeward side. It is an object of the present invention to provide a cooling device that can be used.
この発明に係る冷却装置は、発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第1の流路及び第2の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、前記第1の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、前記第2の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、前記空気の流路の風上側に位置する第1の放熱部材は、前記第1の流路内に配置され、前記空気の流路の風下側に位置する第2の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第1の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第2の流路に露出するように、前記第1の流路及び前記第2の流路に跨って配置されるものである。 The cooling device according to the present invention includes at least two heat dissipating members configured by a base material that contacts the heat generating element and conducts heat of the heat generating element and a projecting portion that dissipates the heat conducted to the base material, and a plate-like partition member forming the first flow path and second flow path is a flow path of air of the laminated structure in a casing for storing the heat radiating member, said first flow path, said Formed on one surface side of the partition member, the second flow path is formed on the other surface side of the partition member, and the first heat radiating member located on the windward side of the air flow path is the disposed in the first flow path, the second heat radiating member located on the leeward side of the flow path of the air, of the projecting portion at least a portion of said substrate located in the first flow path as at least partially exposed in the second flow path, it is arranged over the first channel and the second flow path Is shall.
この発明によれば、発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第1の流路及び第2の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、前記第1の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、前記第2の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、前記空気の流路の風上側に位置する第1の放熱部材は、前記第1の流路内に配置され、前記空気の流路の風下側に位置する第2の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第1の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第2の流路に露出するように、前記第1の流路及び前記第2の流路に跨って配置されるように構成したので、風上側の放熱部材により雰囲気温度が上昇していない第2の流路内において、風下側の放熱部材が放熱することが可能となり放熱効率を向上させることができ、風下側の放熱部材の小型化を実現することができる。 According to the present invention, at least two heat dissipating members composed of a base material that contacts the heat generating element and conducts heat of the heat generating element, and a protrusion that dissipates the heat conducted to the base material, and the heat dissipation And a plate-like partition member that forms a first flow path and a second flow path that are air flow paths having a laminated structure in a housing for storing the member, wherein the first flow path is formed by the partition member. The second flow path is formed on the other surface side of the partition member, and the first heat dissipating member located on the windward side of the air flow path is the first heat dissipating member. disposed in the flow path, the second heat radiating member located on the leeward side of the flow path of the air, at least a portion of said substrate located in the first flow path within said projection of at least a parts so as to expose the second flow path, so that is disposed across the first flow path and the second flow path Since it is configured, in the second flow path where the ambient temperature is not increased by the leeward heat dissipation member, the leeward heat dissipation member can dissipate heat, and the heat dissipation efficiency can be improved. Miniaturization of the member can be realized.
実施の形態1.
以下では、通信装置内にこの発明に係る冷却装置を配設するものとして説明する。図1はこの発明の実施の形態1に係る冷却装置を有する通信装置の構成を示す斜視図であり、図2は図1におけるA−A線断面図である。また、図3は図2におけるB−B線断面図、図4は図2におけるC−C線断面図である。
六面体の箱形状を有する通信装置などで構成される筐体1は、通気孔2が設けられた側面から冷却用空気Xを吸気し、ファン3が設けられた側面から空気Xを排気する。筐体1内部には、高密度および高発熱の発熱素子が複数設けられ、この実施の形態1では空気Xの流れの上流に位置する風上側発熱素子4と、空気Xの流れの下流に位置する風下側発熱素子5とが設けられている。
Below, it demonstrates as what arrange | positions the cooling device based on this invention in a communication apparatus. 1 is a perspective view showing a configuration of a communication apparatus having a cooling apparatus according to
The
風上側発熱素子4および風下側発熱素子5の上部には、各発熱素子4および5で発生する熱を放熱するための風上側放熱器(第1の放熱部材)6および風下側放熱器(第2の放熱部材)7が設けられている。また、筐体1内には、空気Xの流れを下層部(第1の流路)11と上層部(第2の流路)12とに分ける下層基板8と上層基板(基板)9が配置されている。図2に示すように風上側発熱素子4、風上側放熱器6および風下側発熱素子5は下層基板8上に配置され、風下側放熱器7の上端部は上層基板9を貫通して上層部12に露出するように構成されている。
On the upper side of the windward
図4に示すように、上層基板9の風下側放熱器7に対応する位置に貫通孔9aが形成され、この貫通孔9aに後述する風下側放熱器7のフィン7bが貫通するように挿入する。また、下層基板8および上層基板9には通信装置などを構成する複数の構成部品10が実装されているが、発熱量の大きい構成部品10は下層基板8に実装するなどし、下層部11を流れる空気と比較して、上層部12を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品10を配置する。
As shown in FIG. 4, a
次に、風上側放熱器6および風下側放熱器7の詳細について説明する。図5は、この発明の実施の形態1に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。風上側発熱素子4および風下側発熱素子5の上部には、それぞれ風上側放熱器6と風下側放熱器7が設けられている。風上側放熱器6および風下側放熱器7は、各発熱素子4,5に当接して熱を伝導する基材6a,7aと、当該基材6a,7aに対して突出するように形成され各基材6a,7aに伝導された熱を放熱する複数のフィン6b,7bで構成されている。各フィン6b,7bは互いに略並行に等間隔に並列している。
Next, the details of the
風上側発熱素子4において発生した熱Yは、図5における矢印で示した経路を通り風上側放熱器6の基材6aに伝導され、さらにフィン6bの表面から放熱Y´として下層部11を流れる空気に放熱される。一方、風下側発熱素子5において発生した熱Yは、図5における矢印で示した経路を通り風下側放熱器7の基材7aに伝導され、さらにフィン7bの表面から放熱Y´として下層部11および上層部12を流れる空気に放熱される。このように、風上側発熱素子4において発生した熱は下層部11のみに放熱し、風下側発熱素子5において発生した熱は下層部11および上層部12の双方に放熱するように構成しているので、上側発熱素子4および風下側発熱素子5において発生した熱を共に下層部11のみに放熱する場合と比較して放熱効率を向上させることができる。
The heat Y generated in the
以上のように、この実施の形態1によれば、風下側発熱素子において発生した熱を下層部のみではなく上層部を流れる空気にも放熱するように構成したので、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。 As described above, according to the first embodiment, the heat generated in the leeward side heating element is radiated not only to the lower layer part but also to the air flowing through the upper layer part. Can be improved. Furthermore, by improving the heat dissipation efficiency, it is possible to reduce the size of the radiator provided on the leeward side, and it is possible to reduce the size of the device on which the cooling device is mounted.
さらに、この実施の形態1によれば、上層部を流れる空気の温度上昇を抑制するように各構成部品を配置するように構成しているので、風下側放熱器の放熱効率をより向上させることができる。
Furthermore, according to this
なお、上述した実施の形態1では、上層基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に複数のフィン全体を一括して挿入する構成を示したが、貫通孔は複数の各フィンに対応するように複数設けるように構成してもよい。複数の貫通孔に各フィンを挿入することにより上層部と下層部の空気の行き来をより抑制することができる。 In the first embodiment described above, a configuration is shown in which a through hole is formed in the upper substrate, and the entire plurality of fins are inserted into the through hole at once. However, the through hole corresponds to each of the plurality of fins. A plurality of them may be provided. By inserting the fins into the plurality of through holes, the air flow between the upper layer portion and the lower layer portion can be further suppressed.
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。また、図7は図6におけるD−D線断面図であり、図8は図6におけるE−E線断面図である。この冷却装置は、図2から図4において示した実施の形態1に係る冷却装置における平面形状の上層基板9を、下層基板8側に凹む段差部を設けた上層基板13に置き換えて構成している。以下では、実施の形態1で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a communication device having a cooling device according to
平面で構成される下層基板8には、空気Xの流れの風上に位置する風上側発熱素子4と、空気Xの流れの風下に位置する風下側発熱素子5が配置されている。風上側発熱素子4の上部に設けられる風上側放熱器6は、基材6aおよびフィン6bが上層基板9の下方に位置しており、フィン6bから放熱される熱は下層部11を流れる空気に放熱される。一方、上層基板13は風下側発熱素子5付近で下側基板8側に凹む段差部13aが形成され、この段差部13aにはフィン7bか挿入可能な貫通孔13bが設けられている。風下側放熱器7の基材7aは上層基板9aの下方に位置するように配置されるが、フィン7bは大部分が貫通孔13bを貫通して上層部12に露出する。
On the
このように、風上側発熱素子4において発生した熱は風上側放熱器6のフィン6aを経由して下層部11に放熱する経路を形成し、風下側発熱素子5において発生した熱は風下側放熱器7のフィン7aを経由して主に上層部12に放熱する経路を形成する。また、実施の形態1と同様に、発熱量の大きい構成部品10は下層基板8に実装し、下層部11を流れる空気と比較して、上層部12を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品10を配置するので、風下側放熱器7の放熱効率を向上させることができる。
Thus, the heat generated in the leeward
以上のように、この実施の形態2によれば、上層基板の一部を下層基板側に凹ませて段差部を形成し、当該段差部に風下側放熱器のフィンを貫通させ、フィンの大部分が上層部側に露出するように構成したので、風下側発熱素子において発生した熱を、下層部よりも雰囲気温度がより低い上層部に放熱することができ、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。 As described above, according to the second embodiment, a stepped portion is formed by denting a part of the upper layer substrate toward the lower layer substrate side, and the fin of the leeward radiator is penetrated through the stepped portion. Since the part is exposed to the upper layer side, the heat generated in the leeward side heating element can be radiated to the upper layer part having a lower ambient temperature than the lower layer part, and the heat dissipation efficiency of the leeward side radiator can be increased. Can be improved. Furthermore, by improving the heat dissipation efficiency, it is possible to reduce the size of the radiator provided on the leeward side, and it is possible to reduce the size of the device on which the cooling device is mounted.
なお、上述した実施の形態2では、上層基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に複数のフィン全体を一括して挿入する構成を示したが、貫通孔は複数の各フィンに対応するように複数設けるように構成してもよい。複数の貫通孔に各フィンを挿入することにより上層部と下層部の空気の行き来をより抑制することができる。 In the second embodiment described above, a configuration is shown in which a through hole is formed in the upper substrate and a plurality of fins are inserted into the through hole all together. However, the through hole corresponds to each of the plurality of fins. A plurality of them may be provided. By inserting the fins into the plurality of through holes, the air flow between the upper layer portion and the lower layer portion can be further suppressed.
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。また、図10は図9におけるF−F線断面図であり、図11は図9におけるG−G線断面図である。この発明の実施の形態3に係る冷却装置は、風下側放熱器7のフィン7bと上層基板9との間にフィン7bの上面と上層基板9の下面に当接する伝熱板を介在させるように構成したものである。以下では、実施の形態1で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a communication device having a cooling device according to
風上側放熱器6のフィン6bと風下側放熱器7のフィン7bの高さは略同一とし、風上側放熱器6と風下側放熱器7は共に下層部11に位置し、上層部12側には露出しない。フィン7bと上層基板9との間に熱伝導性材料で構成される伝熱板14を配設し、この伝熱板14がフィン7bの上面と上層基板9の下面の双方に当接している。この伝熱板14を構成する熱伝導性材料としては、例えば熱伝導性のシリコンゴムやコンパウンドなど加圧することにより間隙を埋めることができる柔軟な材料を用いることにより各部材が良好に当接する。
The
次に、風下側放熱器7および伝熱板14の詳細について説明する。図12は、この発明の実施の形態3に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。風下側発熱素子5の上部に設けられた風下側放熱器7のフィン7bの上面は伝熱板14に当接している。また、この伝熱板14は上層基板9の下面に当接している。風下側発熱素子5において発生した熱Yは、図12において示した矢印の経路を通り風下側放熱器の基材7aに伝導され、熱Yの一部はフィン7bの表面から放熱Y´として下層部11を流れる空気に放熱される。
Next, details of the
一方、フィン7bから伝熱板14に伝導された熱Zは、図12において示した矢印の経路を通り上層基板9に伝導され、上層基板9の表面から放熱Z´として上層部12を流れる空気に放熱される。このように、上層基板9の表面から放熱させることにより、上層部12を流れる空気と接する表面積を大きくすることができる。また、実施の形態1と同様に、発熱量の大きい構成部品10は下層基板8に実装し、下層部11を流れる空気と比較して、上層部12を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品10を配置するので、風下側放熱器7の放熱効率をさらに向上させることができる。
On the other hand, the heat Z conducted from the
以上のように、実施の形態3によれば、風下側放熱器のフィンの上面および上層板の下面にそれぞれ当接するように伝熱板を配設し、風下側発熱素子で発生した熱を当該伝熱板を介して上層板に伝熱して放熱させるように構成したので、上層板から放熱される熱と空気との接触面積を大きくすることができ、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。 As described above, according to the third embodiment, the heat transfer plate is disposed so as to be in contact with the upper surface of the fin of the leeward radiator and the lower surface of the upper layer plate, and the heat generated in the leeward heating element is Since heat is transferred to the upper layer plate through the heat transfer plate to dissipate heat, the contact area between the heat radiated from the upper layer plate and air can be increased, and the heat dissipation efficiency of the leeward side radiator is improved. be able to. Furthermore, by improving the heat dissipation efficiency, it is possible to reduce the size of the radiator provided on the leeward side, and it is possible to reduce the size of the device on which the cooling device is mounted.
なお、上述した実施の形態1から実施の形態3では、空気の流路を下層および上層の2層に分ける構成、および発熱素子を2つ配置する構成を例に示したが、これに限定されるものではない。 In the first to third embodiments described above, the configuration in which the air flow path is divided into two layers, the lower layer and the upper layer, and the configuration in which two heating elements are arranged are shown as examples. However, the present invention is not limited to this. It is not something.
1 筐体、2 通気孔、3 ファン、4 風上側発熱素子、5 風下側発熱素子、6 風上側放熱器、6a,7a 基材、6b,7b フィン、7 風下側放熱器、8,8a 下層基板、9,13 上層基板、9a,13b 孔部、10 構成部品、11 下層部、12 上層部、13a 段差部、14 熱伝導板、X 空気、Y,Z 熱、Y´,Z´ 放熱。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第1の流路及び第2の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、
前記第1の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、
前記第2の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、
前記空気の流路の風上側に位置する第1の放熱部材は、前記第1の流路内に配置され、
前記空気の流路の風下側に位置する第2の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第1の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第2の流路に露出するように、前記第1の流路及び前記第2の流路に跨って配置されることを特徴とする冷却装置。 At least two heat dissipating members composed of a base material that contacts the heat generating element and conducts heat of the heat generating element and a protrusion that dissipates the heat conducted to the base material;
A plate-shaped partition member that forms a first flow path and a second flow path that are air flow paths in a laminated structure in a housing that houses the heat dissipation member;
The first flow path is formed on one surface side of the partition member,
The second flow path is formed on the other surface side of the partition member,
The first heat radiating member located on the windward side of the flow path of the air is disposed in the first flow path,
Second heat radiating member located on the leeward side of the flow path of the air is at least partially the second flow path of the projecting portion at least a portion of said substrate located in the first flow path to be exposed on said first flow path and a cooling device according to claim Rukoto disposed across the second flow path.
前記第2の放熱部材は、前記突出部の少なくとも半分以上が前記段差部を介して前記第2の流路に露出することを特徴とする請求項1記載の冷却装置。 The partition member has a stepped portion recessed on the first flow path side to the leeward side of the air flow path,
Said second heat radiating member, the cooling device of claim 1, wherein more than at least half of the protrusion is equal to or exposed to the second flow path and through the stepped portion.
前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第1の流路及び第2の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、
前記第1の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、
前記第2の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、
前記空気の流路の風上側に位置する第1の放熱部材及び前記空気の流路の風下側に位置する第2の放熱部材を前記第1の流路内に配置すると共に、前記第2の放熱部材の突出部と前記仕切部材との間に、前記突出部及び前記仕切部材に当接する伝熱板を介在させることを特徴とする冷却装置。 At least two heat dissipating members composed of a base material that contacts the heat generating element and conducts heat of the heat generating element and a protrusion that dissipates the heat conducted to the base material;
A plate-shaped partition member that forms a first flow path and a second flow path that are air flow paths in a laminated structure in a housing that houses the heat dissipation member;
The first flow path is formed on one surface side of the partition member,
The second flow path is formed on the other surface side of the partition member,
With arranging the second heat radiating member located on the leeward side of the first heat radiation member and the flow path of the air which is located on the windward side of the flow path of the air in the first flow path, the second A cooling device comprising a heat transfer plate in contact with the protrusion and the partition member between the protrusion of the heat radiating member and the partition member .
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