JP5939329B1

JP5939329B1 - 冷却構造、及び装置

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Publication number: JP5939329B1
Application number: JP2015057440A
Authority: JP
Inventors: 知行三井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2035-03-20
Also published as: JP2016178209A

Abstract

【課題】風下側の放熱部の冷却性能の向上を図る冷却構造、及び装置を提供する。【解決手段】放熱部１３０を覆って配置され、この放熱部１３０との間に送風部からの風を導く導風路１５０を画成する筐体１４０と、導風路１５０の所定の位置に配設され、放熱部１３０に風を向ける風向部１６０と、を具備し、放熱部は、風向部に対応する位置に隙間を設け、風向部は、放熱部の上方領域に位置し、または、放熱部の側方領域に位置し、または、送風部により送風される風向き方向に向かって放熱部の上方領域及び側方領域の交互に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷却構造、及び装置に関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の装置（例えば、電子装置）においては、高性能化が進んでいる。これに伴い、電子装置においては、集積回路の数が増大している。また、電子装置においては、集積回路の発熱量も増大傾向にある。これら、複数の集積回路を冷やすために、ヒートシンクを用いた技術が一般的に知られている。具体的には、この技術は、複数の集積回路にヒートシンクを載せ、複数の集積回路から発生する熱をヒートシンクにより放熱している。そして、この技術は、ファンによりヒートシンクに風を送ることで、ヒートシンクを冷やしている。これにより、この技術は、複数の集積回路から発生する熱をヒートシンクに伝わり易くし、これら複数の集積回路の冷却効果を高めている。

このように、ヒートシンクに風を送り、集積回路の冷却効果を高める技術として、例えば、特許文献１には、半導体電力変換装置のスタック構造に関する技術が開示されている。この特許文献１記載の技術は、この文献の図１に例示されるように、デフレクター（冷却風ガイド板）２８，２９を具備している。そして、特許文献１記載の技術は、デフレクター２８により風上側に位置する電解コンデンサ２０に冷却風をあてるようにし、デフレクター２９により風下側に位置する電解コンデンサ２１に冷却風をあてるようにしている。このように、特許文献１記載の技術は、風下側に位置する電解コンデンサ２１にも風をあてるようにしている。

特許文献２には、制御ユニットに関する技術が開示されている。この特許文献２記載の技術は、この文献の図１に例示されるように、第１のヒートシンク２及び第２のヒートシンク５に冷却風を導く整流板１３を有して構成されている。そして、特許文献２記載の技術は、この整流板１３により第１のヒートシンク２及び第２のヒートシンク５を囲い、この囲まれた領域に冷却風を取り込むようにしている。このように、特許文献２記載の技術は、囲まれた領域に冷却風を取り込み、風下側に位置する第１のヒートシンク２にも風を送るようにしている。

特開２００４−１８０４２４号公報特開平１０−１５０２８４号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の技術は、風上側の発熱部（電解コンデンサ）を通過した風を風下側の発熱部（電解コンデンサ）にあてている。このため、上記特許文献１記載の技術は、風上側の発熱部を通過することで温度上昇した風を風下側の発熱部に送っているため、風下側の発熱部を効率良く冷却することが困難であるという技術的課題がある。

また、上記特許文献２記載の技術も、上記特許文献１記載の技術と同様に、風上側の放熱部（第２のヒートシンク）を通過した風を風下側の放熱部（第１のヒートシンク）に送っている。このため、上記特許文献２記載の技術も、風上側の放熱部を通過することで温度上昇した風を風下側の放熱部に送っているため、風下側の放熱部の冷却性能を低減させてしまうという技術的課題がある。

このように、上記特許文献１及び２記載の技術は、風上側の放熱部を通過することで温度上昇した風を風下側の放熱部におくっているため、風下側の放熱部を冷やし難くしまっているという技術的課題がある。

そこで、本発明の目的は、上記従来の実状に鑑みて、風下側の放熱部の冷却性能の向上を図ることが可能な冷却構造、及び装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却構造は、放熱部を覆って配置され、この放熱部との間に送風部からの風を導く送風路を画成する筐体と、上記導風路の所定の位置に配設され、上記放熱部に風を向ける風向部と、を具備して構成される。

上記目的を達成するために、本発明に係る装置は、上記冷却構造と、上記冷却構造に熱的に接続して配設される発熱部と、を具備して構成される。

本発明によれば、風下側の放熱部の冷却性能を向上させることができる。

本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す斜視図である。本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す分解斜視図である。本発明の一実施形態（第１の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す平面図である。図３における線Ｉ−Ｉ´を示す断面図である。図３における線ＩＩ−ＩＩ´を示す断面図である。図３における線ＩＩＩ−ＩＩＩ´を示す断面図である。本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す斜視図である。本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す分解斜視図である。本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す平面図である。図９における線Ｉ−Ｉ´を示す断面図である。図９における線ＩＩ−ＩＩ´を示す断面図である。図９における線ＩＩＩ−ＩＩＩ´を示す断面図である。図９における線ＩＶ−ＩＶ´を示す断面図である。本発明の他の実施形態（第３の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す分解斜視図である。本発明の他の実施形態（第４の実施形態）に係る冷却構造、及びこの冷却構造を具備する電子装置（装置）の構成を示す分解斜視図である。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１乃至図６を用いて、本発明の一実施形態（第１の実施形態）について説明する。図１乃至図３は、本実施形態（第１の実施形態）に係る冷却構造１０１、及びこの冷却構造１０１を具備する電子装置（装置）１００の構成を示す斜視図、分解斜視図及び平面図である。図４乃至図６は、図３における線Ｉ−Ｉ´、線ＩＩ−ＩＩ´、線ＩＩＩ−ＩＩＩ´を示す断面図である。

冷却構造１０１は、放熱部１３０及び筐体１４０を具備している。放熱部１３０は、発熱部１２０から発生する熱を放熱している。筐体１４０は、放熱部１３０を覆って配設されている。筐体１４０は、放熱部１３０との間に図示しない送風部からの風を導く導風路１５０を画成している。風向部１６０は、導風路１５０の所定の位置に配設され、放熱部１３０に風を向けている。

このように、本実施形態の冷却構造１０１は、導風路１５０を有しているため、放熱部１３０の内部以外に、放熱部１３０の外周の空間を用いて風下側に風を送ることが可能となる。また、冷却構造１０１は、導風路１５０を通過させている風を風向部１６０により放熱部１３０に向けて送ることが可能となる。よって、本実施形態の冷却構造１０１によれば、風下側の放熱部１３０の冷却性能を向上させることができる。

同様に、本実施形態の電子装置１００は、導風路１５０を有しているため、放熱部１３０の内部以外に、放熱部１３０の外周の空間を用いて風下側に風を送ることが可能となる。また、電子装置１００は、放熱部１３０の内部以外に、放熱部１３０の外周の空間を用いて風下側に送られた風を風向部１６０により放熱部１３０に向けて送ることが可能となる。よって、本実施形態の電子装置１００によれば、風下側の放熱部１３０の冷却性能を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図７乃至図１３を用いて、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）について説明する。まず、図７乃至図９を用いて、本実施形態の冷却構造２０１、及びこの冷却構造２０１を具備する電子装置（装置）２００の構成について説明する。図３乃至図５は、本実施形態（第２の実施形態）に係る冷却構造２０１、及びこの冷却構造２０１を具備する電子装置２００の構成を示す斜視図、分解斜視図及び平面図である。

電子装置２００は、基板２１０、発熱部２２０及び冷却構造２０１を具備している。冷却構造２０１は、放熱部２３０及び筐体２４０を有している。また、電子装置２００は、これら基板２１０、発熱部２２０、放熱部２３０及び筐体２４０の他に、放熱部２３０及び筐体２４０の内部に風を送る図示しない送風部を具備している。

基板２１０は、周知の技術であるため、具体的な説明を省略するが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等を用いて板状をなして形成される。そして、板状をなして形成された基板２１０の面上には、複数の発熱部２２０が配設される。

この発熱部２２０は、周知の技術であるため、具体的な説明を省略するが、例えば、ＣＰＵ、ＩＣ、ＬＳＩ、ＭＰＵ等の集積回路素子である。発熱部２２０は、作動時に熱を発する。発熱部２２０により発生する熱を放熱するために、発熱部２２０には、放熱部２３０が載置される。なお、「ＩＣ」は「ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ」の略である。「ＬＳＩ」は「ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ」の略である。「ＣＰＵ」は「ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ」の略である。「ＭＰＵ」は「ＭｉｃｒｏＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ」の略である。

放熱部２３０は、発熱部２２０から発生した熱を放熱するためのものであり、例えば、ヒートシンクである。このヒートシンクは、周知の技術であるため、具体的な説明を省略するが、熱伝導性の良い、アルミニウム、鉄、又は銅等の金属製部材を用いて形成される。このヒートシンクの一例としてフィンタイプのヒートシンクが挙げられる。このフィンタイプのヒートシンクは、ベースと複数のフィンとからなり、ベースに複数のフィンを立設させてなる。また、ヒートシンクは、これら複数のフィンを送風部から送風される風向き方向に沿って延在させている。このため、送風部によりヒートシンクに風を送ると、各フィンの間を風が通過し、ヒートシンク全体を冷やすことが可能となる。これにより、ヒートシンクは、発熱部２２０から発生する熱の放熱効果を高めている。

本実施形態において、放熱部２３０は、後述する風向部２６０に対応する位置に隙間２３４を有している。なお、放熱部２３０の隙間２３４の説明については、図１０乃至図１３を用いて後述する。放熱部２３０の外周には、放熱部２３０に送風される風の風漏れを抑制するために、筐体２４０が配設されている。

筐体２４０の外形は、矩形状をなして形成されている。この筐体２４０は、放熱体２３０を覆って配設されている。これにより、筐体２４０は、上述したように、送風部により放熱体２３０に送風される風の風漏れを抑制している。なお、筐体２４０の説明については、放熱部２３０の隙間２３４の説明とあわせて、以下、図１０乃至図１３を用いて後述する。

図１０乃至図１３を用いて、放熱部２３０の隙間２３４及び筐体２４０について説明する。図１０乃至図１３は、図９における線Ｉ−Ｉ´、線ＩＩ−ＩＩ´、線ＩＩＩ−ＩＩＩ´、線ＩＶ−ＩＶ´を示す断面図である。

放熱部２３０の外周は、上述したように、筐体２４０により覆われている。本実施形態において、放熱部２３０と筐体２４０との間には、図示しない送風部からの風を導く導風路２５０が画成される。これにより、送風部から送風される風を放熱部２３０の内部以外に、放熱部２３０の外周の空間を用いて風下側に風を送ることが可能となる。以下、この放熱部２３０の内部以外に、放熱部２３０の外周の空間を通過する風をフレッシュエアーという。

なお、導風路２５０は、送風部により送風される風向き方向に対し垂直方向で断面視すると、放熱部２３０の上方領域及び側方領域にわたって、放熱部２３０と筐体２４０との間の間隔を略同一間隔にすると良い。これにより、放熱部２３０の上方領域及び側方領域におけるフレッシュエアーの流量の偏りを抑制することが可能となる。また、本実施形態では、放熱部２３０と筐体２４０との間の間隔を略同一間隔にすると良いとしたが、これに限定されず、放熱部２３０の上方領域及び側方領域の長さに応じて間隔を定めても良い。これにより、放熱部２３０の上方領域及び側方領域における導風路２５０の面積を同じ面積とし、フレッシュエアーの流量の偏りを、より抑制することが可能となる。

この導風路２５０には、放熱部２３０に風を向ける風向部２６０が設けられる。風向部２６０は、筐体２４０の内側の面に位置し、筐体２４０とともに一体成型により形成されている。なお、本実施形態では、風向部２６０は、筐体２４０とともに一体成型により形成されているが、これに限定されず、例えば、筐体２４０の内側の面に接着しても良い。

風向部２６０は、上述のように、筐体２４０とともに一体成型により形成される際、導風路２５０の所定の位置に配設されている。ここで、所定の位置とは、特に限定されず、例えば、発熱部２２０のうち、第３の発熱部２２０ｃの発熱量が最も高ければ、この第３の発熱部２２０ｃに風を向ける位置である。また、例えば、発熱部２２０が何れも同じ発熱量であれば、最も風下側に位置する発熱部２２０に風を向ける位置である。このように、本実施形態の風向部２６０は、発熱部２２０の発熱量に応じて、適宜、位置調整が可能であり、放熱部２３０の所望する位置に風を向けることが可能となる。

このように、導風路２５０に風向部２６０が設けられているため、フレッシュエアーを放熱部２３０に向けて送ることが可能となる。このため、放熱部２３０の風下側にも、フレッシュエアーが送風される。これにより、放熱部２３０の風下側の放熱効果を高めている。

本実施形態において、風向部２６０は、第１の風向部２６１、第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３を有する。第１の風向部２６１は、放熱部２３０の上方領域であって、放熱部２３０の幅方向にわたって配設される。このため、フレッシュエアーが放熱部２３０の幅方向にわたって送られることとなる。

第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３は、放熱部２３０の側方領域であって、放熱部２３０の高さ方向にわたって配設される。このため、フレッシュエアーが放熱体２３０の高さ方向にわたって送られることとなる。ここで、第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３は、送風部から送風される送風方向に垂直な放熱部２３０の同一断面上における両側の側方領域に配設される。このため、フレッシュエアーが放熱部２３０の側方領域における両側から放熱部２３０の内部に送られることとなる。

第１の風向部２６１と第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３とは、風向き方向に向かって交互に配設される。このように、上方領域に位置する第１の風向部１６１と、側方領域に位置する第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３とを交互に配設することで、片方に領域に風が偏って送り込まれることを抑制している。

なお、本実施形態では、風上側に第１の風向部２７１が配設され、風下側に第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３が配設されているが、風上側に第２の風向部２６２及び第３の風向部２６３を設け、風下側に第１の風向部２６１を設けても良い。

放熱部２３０には、風向部２６０に対応する位置に隙間２３４が形成される。本実施形態において、隙間２３４は、フィンに切り欠きを設けることで、形成されている。このように、放熱部２３０に隙間２３４が形成されることで、この隙間２３４を介して放熱部２３０の内部にフレッシュエアーを送り込むことが可能となる。これにより、放熱部２３０の側面だけでなく、内部を冷やすことが可能となる。よって、放熱部２３０の放熱効果を高めている。

以上のように、本実施形態の冷却構造２０１は、導風路２５０を有しているため、風下側にフレッシュエアーを送ることが可能となる。また、電子装置２００は、フレッシュエアーを風向部２６０により放熱部２３０に向けているため、放熱部２３０の風下側に位置する部位にもフレッシュエアーを送ることが可能となる。

よって、本実施形態によれば、放熱部２３０の風下側に位置する部位の放熱性能を高めることが可能となり、風下側に位置する発熱部２２０の高温化を抑制することができる。

なお、本実施形態の電子装置２００の一例として、この電子装置２００は、ＰＣＩＥ規格に基づく、カードである。このＰＣＩＥ規格のカードのサイズには、一般的に、フルサイズ、ショートサイズ、ロープロファイル等がある。このＰＣＩＥ規格に基づく、カードサイズは、フルサイズで高さが１０７ｍｍ、長さが３１２ｍｍと規定されている。また、ショートサイズで高さが１０７ｍｍ、長さが１７３ｍｍと規定されている。「ＰＣＩＥ」とは、「ＰｅｒｉｐｈｅｒａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔＥｘｐｒｅｓｓ」の略である。

（第３の実施形態）
図１４を用いて、本発明の他の実施形態（第３の実施形態）について説明する。図１４は、本実施形態（第３の実施形態）に係る電子装置３００の構成を示す分解斜視図である。なお、本実施形態の電子装置３００は、上述の第２の実施形態の電子装置２００に対し、放熱部３３０が、複数の放熱部（第１の放熱部３３１、第２の放熱部３３２及び第３の放熱部３３３）からなる点が異なり、他の点は同様である。したがって、上述の第２の実施形態に相当する箇所には、同一又は相当する符号を付してその説明を省略する。

本実施形態において、電子装置３００は、上述したように、放熱部３３０として、第１の放熱部３３１、第２の放熱部３３２及び第３の放熱部３３３を具備している。そして、第１の放熱部３３１と第２の放熱部３３２との間に隙間３３４ａを設けている。また、第２の放熱部３３２と第３の放熱部３３３との間に隙間３３４ｂを設けている。このように、電子装置３００は、これら複数の放熱部３３０を互いに独立させている。このため、電子装置３００は、互いに発熱部２２０から伝わった熱を他の放熱部２２０に伝え難くしているため、互いの放熱性能を高めている。また、各放熱部３３０の間に隙間３３４が設けられているため、この隙間３３４から風向部２６０によるフレッシュエアーを取り込むことが可能となり、上述の第２の実施形態と同様に、放熱部３３０の内部にフレッシュエアーを送ることが可能となる。

（第４の実施形態）
図１５を用いて、本発明の他の実施形態（第４の実施形態）について説明する。図１５は、本実施形態（第４の実施形態）に係る電子装置４００の構成を示す分解斜視図である。なお、本実施形態の電子装置４００は、上述の第２の実施形態の電子装置２００に対し、第１の風向部４６１と第２の風向部４６２及び第３の風向部４６３とを同一断面上に配設した点が異なり、他の点は同様である。したがって、上述の第２の実施形態に相当する箇所には、同一又は相当する符号を付してその説明を省略する。

このように、本実施形態の電子装置４００は、第１の風向部４６１と第２の風向部４６２及び第３の風向部４６３とを同一断面上に配設することで、例えば、発熱部２２０のうち、最も発熱量が高い発熱部２２０に向けてフレッシュエアーを送ることが可能となる。よって、電子装置４００は、放熱部２３０における高温となる箇所の放熱性能を高めることが可能となり、この高温となる箇所の高温化を抑制することができる。

１００電子装置
１３０放熱部
１４０筐体
１５０導風路
１６０風向部

Claims

放熱部を覆って配置され、この放熱部との間に送風部からの風を導く導風路を画成する筐体と、
前記導風路の所定の位置に配設され、前記放熱部に風を向け前記放熱部の上方領域及び側方領域に位置する風向部と、を具備し、
前記導風路は、前記送風部により送風される風向き方向に対し垂直方向で断面視すると、前記上方領域及び前記側方領域にわたって、略同一幅をなして形成される、
ことを特徴とする冷却構造。
前記放熱部は、前記風向部に対応する位置に隙間を設ける、
ことを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
前記風向部は、前記送風部により送風される風向き方向に向かって前記放熱部の前記上方領域及び前記側方領域の交互に位置する、
ことを特徴とする請求項２記載の冷却構造。
前記風向部は、前記送風部により送風される風向き方向に対し垂直方向で断面視すると、同一断面上における前記上方領域及び前記側方領域に位置する、
ことを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
前記放熱部は、複数の別体により構成され、これら別体の間の少なくとも一つの間に隙間を設ける、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の冷却構造。
請求項１乃至５の何れか一項に記載の冷却構造と、
前記冷却構造に熱的に接続して配設される発熱部と、を具備する、
ことを特徴とする装置。