JP7472248B2

JP7472248B2 - 冷却装置

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Publication number: JP7472248B2
Application number: JP2022190832A
Authority: JP
Inventors: 汪逸涵; 楊朝富; 陳志仲; 徐国棟; 陳孟▲ユィ▼
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2022-11-29
Publication date: 2024-04-22
Anticipated expiration: 2042-11-29
Also published as: US20230171917A1; JP2023081368A; CN116201752A

Description

本発明は、冷却装置に関し、特に、特定の断面積の制御および関連する特徴との相乗効果によって熱伝導経路の性能および騒音水平を改善する冷却装置に関する。

一般的な電子装置は、内部の熱を放散するために冷却装置と組み合わされることが多い。従来の冷却装置は、主に遠心ファンと放熱フィンを備え、放熱フィンは遠心ファンのアウトレットに配置され且つ遠心ファンに接続されている。放熱フィンは、電子装置内の発熱体と熱伝導可能に接続され、発熱体が発熱すると、発生した熱エネルギーが放熱フィンに伝導され、遠心ファンによって生成された冷却風がアウトレットから放熱フィンに直接吹き付けることで、放熱効果が得られる。

熱放散要件の改善に伴い、放熱フィンは、遠心ファンのアウトレットからの高速気流と協働する熱伝導経路の形に設計される場合がある。しかしながら、遠心ファンからの高速気流が熱伝導経路の放熱フィンに直接吹き付ける合、気流の変化を制御するのは容易ではなく、多くの騒音の発生を伴う問題が生じる。羽根車の軸方向から空気が遠心ファンに流れ込む場合、気流が羽根車の半径方向に沿って流れ、ファン流路を通って高圧流体になり、半径方向にあるアウトレットから熱伝導流路に吹き込む。気流の流速が速すぎると、生成された高圧流体がブレード通過周波数（ｂｌａｄｅｐａｓｓｉｎｇｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に影響を与えやすくなり、騒音が発生し、ユーザ体験が悪くなる。したがって、遠心ファンと熱伝導経路の組合せによって発生する騒音をどのように低減するかは、この技術分野では常に関心を寄せている。

このような事情に鑑み、従来技術の欠点を解決できる特定の断面積の制御および関連する特徴との相乗効果を利用して熱伝導経路の性能および騒音水平を改善する冷却装置を提供する必要がある。

本発明は、放熱フィンで形成された熱伝導経路を遠心ファンのインレットに配置し、異なる散熱効果を生み出す冷却装置を提供することを目的とする。熱伝導経路内の放熱フィンの熱放散は、排気流よりも遠心ファンの吸気流に作用されている。熱伝導経路は、遠心ファンのインレットの上流側に接続され、放熱フィンは、遠心ファンからの気流の流れ込みに整流効果を提供できる。また、熱伝導経路の断面設計の変化および関連する特徴との相乗効果により、熱伝導経路の性能および騒音水平をさらに改善することができる。

本発明のもう一つの目的は、冷却装置を提供することである。筐体と放熱フィンおよび底板とが導熱経路を形成し、導熱経路の末端は、筐体におけるインレットを介して水平高さが異なるファンおよびアウトレットに連通する。ファンのインレットの上流側にある導熱経路は、放熱フィンの特性変化設計および流路の縮径により整流効果を実現する。ファンの羽根車の中心とインレットとが偏心するように設計されており、且つファンの羽根車のハブと放熱フィンの面取り構造とでガイド斜面を形成し、整流効果をさらに実現する。放熱フィンの空気流入口に近接する第１端部と、インレットに近接する第２端部とがガイド傾斜角を形成し、羽根車のハブのガイド斜面の傾斜角と組み合わせて流れ場が他の領域に流れ込む時の整流効果を発揮し、乱流エネルギーを１５％抑える。空気流入口に近接する側の高さとインレットに近接する箇所の高さとの差は（空気流入口に近接する側の高さの）５０％に達するので、ファンのインレット側の気流が集中され、放熱フィンが配置されている熱伝導経路の断面積変化を特定の比率で変化させることで、流れ場の集中効果を２０％増加させることができる。また、異なる圧力設計に応じて、インレットは羽根車の中心に対して偏心設計を採用しており、熱伝導経路の末端から羽根車中心までの距離、熱伝導経路に対するインレットの幅比率、および空気流入口に対するアウトレットの開口面積の大きさを調整し、流れ場を有効に利用するとともに、効率の向上および騒音の低減を実現することができる。また、放熱フィンをインレットの上流側にある熱伝導経路内に設けることで、ファンの回転速度が同じである場合、本発明の冷却装置の散熱効率は１５％向上し、騒音品質も改善され、騒音を１０％低減する効果を有する。

上記の目的を達成するために、本発明は、互いに対向して設置された前端部と後端部とを備える底板と、底板上に設置され、互いに間隔をあけて配置され且つ前端部から後端部に向かう方向に延在する複数の放熱フィンと、第１平面と、インレットを有する第２平面と、第１平面と第２平面との間に設置される斜面とを備え、複数の放熱フィンを覆いて底板上に設置される筐体と、トップカバーと、トップカバーに収容される羽根車と、を備えるファンと、を備え、筐体と複数の放熱フィンと底板とともに、熱伝導経路と前端部に隣接する空気流入口とを形成し、筐体の前記第１平面は前端部に隣接して設けられ、且つ複数の放熱フィンと空間的に対向し、筐体の第２平面は後端部に隣接して設けられ、ファンのトップカバーと筐体とともに、インレットと空間的に対向するアウトレットを形成し、熱伝導経路は、空気流入口から複数の放熱フィン間の隙間に通じてインレットまで繋がり、かつインレットを介してアウトレットに連通され、熱伝導経路の空気流入口に近接する側の断面積は、熱伝導経路のインレットに近接する側の断面積よりも大きい冷却装置を提供する。。

好ましくは、筐体は、ガイド壁と第１側壁と第２側壁とを備え、第１側壁と第２側壁は互いに対向して配置され、且つ、それぞれ、第１平面の対向する両側に接続され、ガイド壁は第１平面に設置され、筐体の第１側壁に接続し、底板の前端部から後端部に向かう方向に沿って第１側壁と一定の間隔距離をあけるように延在する。

好ましくは、第１平面、第１側壁、第２側壁および底板は、空気流入口に近接する箇所で共に形成される第１断面積を有し、第１平面、ガイド壁、第２側壁および底板は、ガイド壁の中央部に近接する箇所で共に形成される第２断面積を有し、第２断面積は第１断面積の２／３倍である。

好ましくは、熱伝導経路の空気流入口に近接する箇所において、第１平面、第１側壁、第２側壁および底板が第１断面積を形成し、熱伝導経路のインレットに近接する箇所において、第２平面、第２側壁および底板が第３断面積を形成し、３断面積は第１断面積の１／２倍である。

好ましくは、第１平面と底板との高さ距離は、第２平面と底板との高さ距離よりも大きい。

好ましくは、羽根車のブレード高さは、第２平面と底板との高さ距離よりも大きい。

好ましくは、各放熱フィンは、互いに対向して配置される、第１端部と第２端部とを備え、放熱フィンの第１端部は空気流入口に隣接して設けられ且つ第１面取り構造を有し、第１面取り構造は、底板の水平面に対して第１傾斜角を形成し、放熱フィンの第２端部はインレットに隣接して設けられ且つ第２面取り構造を有し、第２面取り構造は底板の水平面に対して第２傾斜角を形成する。

好ましくは、羽根車のハブには、ガイド斜面を有し、ガイド斜面は、底板の水平面に対して第３傾斜角を形成し、第３傾斜角が第１傾斜角または第２傾斜角に等しい。

好ましくは、インレットは、前縁と後縁とを備え、前縁と後縁は、それぞれ、底板の前端部および後端部に対向し、羽根車の中心から後縁までの距離を第１水平距離とし、羽根車の中心から前縁までの距離を第２水平距離とし、第１水平距離は第２水平距離の８５％未満である。

好ましくは、羽根車の中心から熱伝導経路までの距離を第３水平距離とし、第３水平距離は第１水平距離の１２０％未満である。

好ましくは、空気流入口は第１幅を有し、インレット３２は第２幅を有し、第１幅は第２幅よりも大きい。

好ましくは、空気流入口は第１開口面積を有し、アウトレットは第２開口面積を有し、第１開口面積は第２開口面積よりも大きい。

好ましくは、筐体は、ガイド壁と第１側壁と第２側壁とを備え、第１側壁と第２側壁とが互いに対向して設置され、且つ、それぞれ、第１平面の対向する両側に接続され、ガイド壁は、筐体の第１側壁に接続され、前端部から後端部に向かう方向に沿って第１側壁から徐々に離れるように延在する。

好ましくは、複数の放熱フィンの上縁は第１平面、斜面および第２平面に近接する。

好ましくは、空気流入口とアウトレットは、前端部から後端部に向かう方向に沿って見る時、互いに位置ずれて設置され、且つ底板に対して異なる水平高さを有する。

上記の目的を達成するために、本発明は、熱伝導経路と、空気流入口と、第１平面と、インレットを備える第２平面と、第１平面と第２平面との間に接続される斜面とを備える筐体と、トップカバーと羽根車とを備えるファンと、を備え、空気流入口は筐体の一端に隣接して設けられ、熱伝導経路は、空気流入口を介して外部に連通され、第１平面は、空気流入口に隣接して設けられ、熱伝導経路は、空気流入口とインレットとの間に連通し、熱伝導経路の空気流入口に近接する側の断面積は、熱伝導経路のインレットに近接する側の断面積よりも大きく、羽根車は、トップカバーに配置され、トップカバーはインレットと空間的に対向し且つ筐体ととともに、アウトレットを形成し、空気流入口および熱伝導経路は、インレットを介してアウトレットに連通することを特徴とする冷却装置を提供する。

好ましくは、斜面はインレットに対して円弧形状を形成する。

好ましくは、空気流入口から熱伝導経路を通ってインレットに至る気流とインレットからアウトレットに至る気流とは、異なる水平高さを有する。

好ましくは、空気流入口とアウトレットは、それぞれ、筐体の異なる側に位置される。

好ましくは、空気流入口とアウトレットは、それぞれ、インレットの異なる側に位置される。

本発明の第１実施形態における冷却装置の立体図である。本発明の第１実施形態における冷却装置の構造分解図である。本発明の第１実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。図１の冷却装置の第１区域における横断面図である。図１の冷却装置の第２区域における横断面図である。図１の冷却装置の第３区域における横断面図である。図１の冷却装置の縦断面図である。図７の領域Ｐの拡大図である。本発明の第１実施形態における冷却装置の各構成要素の対応関係を示す概略図である。本発明の第１実施形態における冷却装置の正面図である。本発明の第１実施形態における冷却装置の背面図である。本発明の第２実施形態における冷却装置の構造分解図である。本発明の第２実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。本発明の第３実施形態における冷却装置の構造分解図である。本発明の第３実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。本発明の第４実施形態における冷却装置の構造分解図である。本発明の第４実施形態における冷却装置の縦方向の断面構造図である。本発明の第５実施形態における冷却装置の立体図である。

以下、本発明の特徴および利点を具体化するいくつかの典型的な実施形態について詳細に説明する。本発明は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができ、本明細の記載及び図面は、例示として用いたものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。例えば、本明細書の以下の内容において、第１の特徴が第２の特徴の上または上方に配置されていると記載されている場合、上記第１の特徴と上記第２の特徴とが直接接触する形態と、上記第１の特徴と上記第２の特徴とが直接接触せず、上記第１の特徴と上記第２の特徴との間に付加的な構造特徴が配置された形態とを含む。さらに、本発明の異なる実施形態は、同じ符号および／または記号を重複使用することができる。これらの符号および／または記号の重複使用は、単純化および明確化を目的としており、さまざまな実施形態および／または記載された外観構造の間の関係を限定することを意図していない。また、図面において、ある構成要素または特徴部分と別の（複数の）構成要素または（複数の）特徴部分との関係を便宜的に説明するために、「前」、「後」、「頂」、「底」、「上」、「下」などの紙面に関する用語を使用している。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用中または動作中の装置のさまざまな向きを包含することを意図している。装置は別の方法で配置することができ（例えば、９０度回転させたり、他の向きにしたりすることができ）、使用される空間的に相対的な用語の説明はそれに応じて解釈される。また、構成要素が別の構成要素に「接続」または「結合」されていると記載される場合、他の構成要素に直接接続または結合でき、または介在する構成要素を介して接続または結合してもよい。さらに、範囲を示す数値およびパラメータは近似値であるにもかかわらず、特定の例に示す数値は可能な限り正確に記載されている。また、「第１」、「第２」、および「第３」などの用語は、異なる構成要素を説明するために特許請求の範囲で使用される場合があるが、これらの構成要素はこれらの用語によって限定されるべきではない。また、実施形態では、異なる構成要素符号によって表される。これらの用語は、さまざまな構成要素を区別するために使用されている。例えば、第１の構成要素を第２の構成要素と呼ぶことができ、同様に、第２の構成要素を第１の構成要素と呼ぶこともできので、それらはいずれも実施形態の範囲から逸脱するものではない。

図１は、本発明の第１実施形態における冷却装置の立体構造を示している。本実施形態において、本発明は、冷却装置（ｈｅａｔｄｉｓｓｉｐａｔｉｏｎａｓｓｅｍｂｌｙ）１を提供し、底板（ｂｏｔｔｏｍｐｌａｔｅ）１０と、複数の放熱フィン（ｆｉｎ）２０と、筐体（ｆｒａｍｅ）３０と、ファン（ｆａｎ）４０とを備える。底板１０は、互いに対向して設けられる、前端部（ｆｒｏｎｔｅｎｄ）１１と後端部（ｒｅａｒｅｎｄ）１２とを備える。複数の放熱フィン２０は、底板１０上に設置され、互いに離間して配置され且つ前端部１１から後端部１２に向かって延在して設けられている。筐体３０は、底板１０上に配置され、複数の放熱フィン２０を覆い且つ底板１０と組み合わせて空気流入口（ａｉｒｆｌｏｗｉｎｌｅｔ）３１を形成する。空気流入口３１は、前端部１１に隣接して設けられる。ファン４０は、筐体３０上に設けられる。ファン４０のトップカバー（ｔｏｐｃｏｖｅｒ）４１は、筐体３０に組み付けられてアウトレット（ｏｕｔｌｅｔ）４２を形成する。本実施形態において、放熱フィン２０は、底板１０を介して発熱素子（図示せず）に熱的（熱伝導可能に）に接続され、熱を発散する。必要な散熱気流がファン４０によって空気流入口３１から吸引され、放熱フィン２０を通過した気流がファン４０によってアウトレット４２から排出される。本実施形態において、ファン４０が遠心ファンである。吸気流を放熱フィン２０に作用させるために、空気流入口３１とアウトレット４２とは、前端部１１から後端部１２を見る時の視点においてずれた位置（互いに位置ずれるように）に配置され、且つ底板１０に対して異なる高さを有する。

なお、本発明のすべての実施形態では、前端部１１および後端部１２は断面構造ではないことに留意されたい。すなわち、底板１０は、より大きな延在平面のようにすることができ、この場合、１つの領域のみに放熱フィン２０が設けられ且つ筐体３０によって覆われるようにすることができる。

図２は、本発明の第１実施形態における冷却装置の構造分解図である。本実施形態において、筐体３０は、底板１０上に設けられ且つ複数の放熱フィン２０を覆い、第１側壁３０ａ、第２側壁３０ｂ及び底板１０とともに（を組み合せて）、熱伝導経路（ｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌ）２３を形成する。熱伝導経路２３は、空気流入口３１より、前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って複数の放熱フィン２０の第１端部（ｆｉｒｓｔｅｎｄ）２１及び第２端部（ｓｅｃｏｎｄｅｎｄ）２２を通過する。筐体３０は、筐体３０を貫通し且つ熱伝導経路２３に連通されるインレット（ｉｎｌｅｔ）３２を備える。ファン４０は、トップカバー４１と、羽根車（ｉｍｐｅｌｌｅｒ）４３とを備え、羽根車４３は、トップカバー４１に設置され、トップカバー４１は、インレット３２と空間的に対向し且つ筐体３０と組み合わせてアウトレット４２を形成する。空気流入口３１と熱伝導経路２３は、インレット３２を介してアウトレット４２に連通している。

図３は、本発明の第１実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。本実施形態において、筐体３０は、第１平面（ｆｉｒｓｔｐｌａｎｅ）３３と、第２平面（ｓｅｃｏｎｄｐｌａｎｅ）３５と、斜面（ｉｎｃｌｉｎｅｄｐｌａｎｅ）３４とを備える。第１平面３３は、前端部１１に隣接して設けられ、複数の放熱フィン２０と空間的に対向する。第２平面３５は、後端部１２に隣接して設けられ、インレット３２は、第２平面３５上に設けられる。筐体３０と底板１０とを組み合わせて形成された熱伝導経路２３は、空気流入口３１とインレット３２との間に連通されている。斜面３４は、第１平面３３と第２平面３５との間に接続されている。本実施形態において、筐体３０は、第１側壁３０ａと第２側壁３０ｂとの間に設けられるガイド壁（ｇｕｉｄｉｎｇｗａｌｌ）３６をを備える。第１側壁３０ａと第２側壁３０ｂは互いに対向して設置され、且つ、それぞれ、第１平面３３、斜面３４および第２平面３５の対向する両側に接続されている。ガイド壁３６は少なくとも第１平面３３に設置され、筐体３０の第１側壁３０ａに連通し、前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って第１側壁３０ａと一定の間隔距離を離れるように延在する。換言すれば、ガイド壁３６は、例えば２つの部分に設計することができ、前段は、第２側壁３０ｂに対して縮径するように設計されており、後段は、第２側壁３０ｂに対して平行するように設計されている。別の実施形態では、ガイド壁３６の後段は、斜面３４および第２平面３５にまで延在し、インレット３２の側縁に近接する。なお、本発明はこれに限定されない。ガイド壁３６を設けることによって、空気流入口３１に近接する熱伝導経路２３の断面積は、インレット３２に近接する熱伝導経路２３断面積よりも大きく、気流が熱伝導経路２３を通過する際に、整流効果を実現するための流路の縮径に役立つことができる。

図４は、図１の冷却装置の第１区域ＣＳ１における横断面図である。本実施形態において、第１区域ＣＳ１は、熱伝導経路２３の空気流入口３１に近い（近接する）部分であり、第１平面３３、第１側壁３０ａ、第２側壁３０ｂおよび底板１０は、第１断面積Ｓ１を形成する。

図５は、図１の冷却装置の第２区域ＣＳ２における横断面図である。第２区域ＣＳ２は、熱伝導経路２３がガイド壁３６を通過する部分であり、第１平面３３、ガイド壁３６、第２側壁３０ｂおよび底板１０は、第２断面積Ｓ２を形成する。図４および図５に示すように、本実施形態において、第２断面積Ｓ２は、第１断面積Ｓ１の２／３倍である。これによって、熱伝導経路２３の前段は、流路の縮径によって整流効果の最適化を実現することができる。

図６は、図１の冷却装置の第３区域ＣＳ３における横断面図である。本実施形態において、第３区域ＣＳ３は、熱伝導経路２３のインレット３２に近い（近接する）部分であり、第２平面３５、第２側壁３０ｂおよび底板１０は、第３断面積Ｓ３を形成する。図４および図６に示すように、本実施形態において、第３断面積Ｓ３は、第１断面積Ｓ１の１／２倍である。これによって、熱伝導経路２３の後段は、流路の縮径によって整流効果の最適化を実現することができる。

図７は、図１の冷却装置の縦断面図である。本実施形態において、第１平面３３と底板１０との間の高さ距離Ｈ２は、第２平面３５と底板１０との間の高さ距離Ｈ１よりも大きい。換言すれば、第１平面３３が斜面３４を介して第２平面３５に接続されると、熱伝導経路２３の高さを低くすることで、空気流入口３１に近接する熱伝導経路２３の断面積は、インレット３２に近接する熱伝導経路２３の断面積よりも大きくなるので、気流が熱伝導経路２３を通過する際に流路の縮径による整流効果に役立つ。本実施形態において、複数の放熱フィン２０の上縁が第１平面３３、斜面３４および第２平面３５に隣接し、気流が熱伝導経路２３を通過する時、放熱フィン２０に効果的に作用させることができ、散熱効率を発揮することができる。また、本実施形態において、各放熱フィン２０は、互いに対向して設置される、第１端部２１と第２端部２２とを備え、放熱フィン２０の第１端部２１が空気流入口３１に隣接して設置され、且つ第１面取り構造（ａｎｇｌｅｏｆｃｈａｍｆｅｒ，ｃｈａｍｆｅｒ）を有する。第１面取り構造は、底板１０の水平面に対して第１傾斜角Ａ１を有する。空気流入口３１に近接する放熱フィン２０のガイド傾斜角の設計により、気流が空気流入口３１を介して熱伝導経路２３に流れ込む時の整流効果を実現することができる。また、空気流入口３１およびアウトレット４２は、前端部１１から後端部１２向かう視線方向において底板１０に対して水平高さが異なっている。空気流入口３１に近接する位置の高さとインレット３２に近接する位置の高さとの差は、（空気流入口３１に近接する位置の高さの）５０％に達することができ、ファン４０のインレット３２側の気流は集中的に流入し、また、放熱フィン２０と協働して、熱伝導経路２３の断面積を特定の比率で変化させることで、図４～図６に示すように、流れ場の集中効果を２０％増加させることができる。

図８は、図７の領域Ｐの拡大図である。図７および図８に示すように、本実施形態において、羽根車４３は、第２平面３５と底板１０との高さ距離Ｈ１よりも大きいブレード高さＨ３を有する。放熱フィン２０の第２端部２２は、インレット３２に隣接して設けられ且つ第２面取り構造を有する。第２面取り構造は、底板１０の水平面に対して第２傾斜角Ａ２を形成する。本実施形態において、羽根車４３のハブ（ｈｕｂ）４３１は、底板１０の水平面に対して第３傾斜角Ａ３を形成するガイド斜面を備える。第３傾斜角Ａ３は、第１傾斜角Ａ１または第２傾斜角Ａ２に等しい。本実施形態において、ファン４０羽根車４３のハブ４３１は、放熱フィン２０の面取り構造に対応してガイド斜面を備えており、整流効果をさらに実現することができる。放熱フィン２０の空気流入口３１に近接する第１端部２１とインレット３２に近接する第２端部２２のガイド傾斜角は、羽根車４３のハブ４３１のガイド斜面の傾斜角と組み合せることで、気流が他の領域に流れ込む時の整流効果を奏することができ、乱気流のエネルギーを１５％減らすことができる。

図９は、本発明の第１実施形態における冷却装置の各構成要素の対応関係を示す概略図である。異なる圧力設計に対応するために、インレット３２は、羽根車４３の中心Ｃに対して偏心設計を採用しており、インレット３２は、例えば、羽根車４３のハブ４３１およびブレード（ｂｌａｄｅ）４３２に対してＸ軸方向に変位する（位置ずれるように設置する）。本実施形態において、インレット３２は、前縁３２１と後縁３２２とを備え、Ｘ軸方向において、それぞれ、前端部１１および後端部１２に対向する。羽根車４３の中心Ｃと後縁３２２とは、Ｘ軸方向において、第１水平距離ＢＤ１を有する（Ｘ軸方向において、羽根車４３の中心Ｃから後縁３２２までの距離を第１水平距離ＢＤ１とする）。羽根車４３の中心と前縁３２１とは、Ｘ軸方向において、第２水平距離ＢＤ２を有する（Ｘ軸方向において、羽根車４３の中心から前縁３２１までの距離を第２水平距離ＢＤ２とする）。第１水平距離ＢＤ１は、第２水平距離ＢＤ２の８５％未満である。また、本実施形態において、羽根車４３の中心Ｃと熱伝導経路２３の末端２３１は、Ｘ軸方向において第３水平距離ＢＤ３を有し（Ｘ軸方向において、羽根車４３の中心Ｃから熱伝導経路２３の末端２３１までの距離を第３水平距離ＢＤ３とする）、第３水平距離ＢＤ３は、第１水平距離ＢＤ１の１２０％未満である。本実施形態において、空気流入口３１は、Ｙ軸方向において、第１幅Ｗ１を有する。インレット３２は、Ｙ軸方向において、第２幅Ｗ２を有する。第１幅Ｗ１は、第２幅Ｗ２よりも大きい。以上の内容より、本発明の冷却装置１では、インレット３２に羽根車４３の中心Ｃとの偏心設計を組み合せることで、熱伝導経路２３の末端２３１から羽根車４３の中心Ｃまでの距離および熱伝導経路２３に対するインレット３２の幅比率を調整することができ、流れ場を有効に利用するとともに、効率の向上および騒音の低減を実現することができる。なお、本発明はこれに限定されない。

図１０は、本発明の第１実施形態における冷却装置の正面図である。本実施形態において、空気流入口３１は、第１開口面積Ｏ１を有する。図１１は、本発明の第１実施形態における冷却装置の背面図である。本実施形態において、アウトレット４２は、第２開口面積Ｏ２を有する。図１０および図１１に示すように、本実施形態において、第１開口面積Ｏ１は第２開口面積Ｏ２よりも大きい。空気流入口３１に対するアウトレット４２の開口面積の大きさを調整することによって、流れ場を効率的に利用することができ、効率の向上および騒音の低減を実現することができる。

図１２は、本発明の第２実施形態における冷却装置の構造分解図である。本実施形態において、冷却装置１ａは、図１～図１１に示した冷却装置１と類似し、同じ符号で同じ構成要素または構造を示しているので、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、複数の放熱フィン２０は、前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って延在する延在長さが異なる複数の放熱フィンであり、前記複数の放熱フィンは、底板１０上に間隔をあけて配置され、これによって、筐体３０には、第１側壁３０ａ、第２側壁３０ｂおよび底板１０が互いに接続されることで、熱伝導経路２３を形成することができる。熱伝導経路２３内の放熱フィン２０は、底板１０が発熱素子（図示せず）に熱伝導可能に接続されることで、熱を発散することができる。放熱フィン２０が必要な散熱気流は、ファン４０によって空気流入口３１から吸引され、放熱フィン２０を通した気流がファン４０を介してアウトレット４２から排出される。

図１３は、本発明の第２実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。本実施形態において、筐体３０は、第１平面３３と、第２平面３５と、斜面３４とを備える。第１平面３３は、前端部１１に隣接して設けられ、複数の放熱フィン２０と空間的に対向する。第２平面３５は、後端部１２に隣接して設けられ、インレット３２は、第２平面３５上に配置される。筐体３０と底板１０とで形成された熱伝導経路２３は、空気流入口３１とインレット３２との間を連通する。斜面３４は、第１平面３３と第２平面３５との間に接続されている。本実施形態において、筐体３０は、ガイド壁３６ａと、第１側壁３０ａと、第２側壁３０ｂとを備え、第１側壁３０ａと第２側壁３０ｂは互いに対向して設けられ且つ第１平面３３、斜面３４および第２平面３５の対向する両側のそれぞれに接続されている。ガイド壁３６ａは、筐体３０の第１側壁３０ａに接続され、且つ前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って延在して第１側壁３０ａから離れるように設けられ、ガイド壁３６ａの末端は、インレット３２の側縁に近接する。なお、本発明はこれに限定されない。第１平面３３、斜面３４および第２平面３５が連結してガイド壁３６ａと組み合せる設計によって、熱伝導経路２３の空気流入口３１に近接する側の断面積は、熱伝導経路２３のインレット３２に近接する側の断面積よりも大きく、気流が熱伝導経路２３を通過する際に流路の縮径による整流効果の実現に有利である。

図１４は、本発明の第３実施形態における冷却装置の構造分解図である。本実施形態において、冷却装置１ｂは、図１～図１１に示す冷却装置１と類似し、同じ符号で同じ構成要素または構造を示しているので、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、複数の放熱フィン２０は、前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って延在する延在長さが同じである複数放熱フィンであり、底板１０上に間隔をあけて配置され、これによって、筐体３０には、第１側壁３０ａ、第２側壁３０ｂおよび底板１０が互いに接続された際に、熱伝導経路２３を形成することができる。なお、本発明放熱フィン２０は、熱伝導経路２３に収容され、且つファン４０のインレット３２の上流側に位置されているので、熱伝導経路２３内の放熱フィン２０の熱放散は、ファン４０の排気流ではなく、吸気流に作用される。ファンに気流が流れ込む前に放熱フィンのない従来の導流経路設計と比較して、本発明では、放熱フィン２０をインレット３２の上流側にある熱伝導経路２３内に設けることによって、同じファン回転数の場合、本発明の冷却装置１の散熱効率は１５％向上し、騒音抑制品質も改善され、騒音を１０％低減することができる。

図１５は、本発明の第３実施形態における冷却装置を別の角度から見た時の構造分解図である。本実施形態において、筐体３０は、第１平面３３と、第２平面３５と、斜面３４とを備えている。第１平面３３は、前端部１１に隣接して設けられ、複数の放熱フィン２０と空間的に対向する。第２平面３５は、後端部１２に隣接して設けられ、斜面３４は、第１平面３３と第２平面３５との間に接続されている。インレット３２は、第２平面３５上に配置されている。前述した実施形態と比較して、本実施形態において、筐体３０には、ガイド壁３６、３６ａを備えず、省略している。筐体３０は、第１側壁３０ａおよび第２側壁３０ｂを介して底板１０に接続され、第１平面３３と第２平面３５との高さの差によって、熱伝導経路２３の空気流入口３１に近接する側の断面積が熱伝導経路２３のインレット３２に近接する側の断面積よりも大きいことを実現し、気流が熱伝導経路２３を通過する際に流路の縮径による整流効果を実現することができる。なお、本発明はこれに限定されない。

図１６は、本発明の第４実施形態における冷却装置の構造分解図である。本実施形態において、冷却装置１ｃは、図１～図１１に示す冷却装置１と類似し、同じ符号で同じ構成要素または構造を示しているので、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、等長に延在する複数の放熱フィン２０が底板１０上に間隔をあけて設けられ、且つ前端部１１から後端部１２に向かう方向に沿って延在している。羽根車４３も底板１０上に設けられ、且つ底板１０の後端部１２に隣接している。筐体５０が底板１０上に複数の放熱フィン２０および羽根車４３を覆うように設けられている。筐体５０と底板１０とが組み付けられると、底板１０の前端部１１において、筐体５０と底板１０の前端部１１とが空気流入口３１を形成する。底板１０の後端部１２において、筐体５０と底板１０の後端部１２とがアウトレット４２を形成する。本実施形態において、放熱フィン２０は、底板１０が発熱素子（図示せず）に熱伝導可能に接続されることで散熱し、必要な散熱気流が空気流入口３１より吸引され、放熱フィン２０を通した気流がアウトレット４２より排出される。

図１７は、本発明の第４実施形態における冷却装置の縦方向の断面構造図である。本実施形態において、筐体５０は、内カバー５１を備え、内カバー５１には、羽根車４３と空間的に対向するインレット３２が設けられている。筐体５０と底板１０とが組み付けられると、筐体５０の内カバー５１が羽根車４３を覆い、熱伝導経路２３は、インレット３２を介してアウトレット４２に連通される。本実施形態において、熱伝導経路２３は、２つの区域に分割され、放熱フィン２０箇所は、底板１０と筐体５０の頂部平面で構成され、インレット３２に近接する箇所は、内カバー５１と筐体５０の頂部平面で構成されている。底板１０と筐体５０の頂部平面との高さ距離は内カバー５１と筐体５０の頂部平面との高さ距離よりも大きいので、熱伝導経路２３の空気流入口３１に近接する側の断面積は熱伝導経路２３のインレット３２に近接する側の断面積よりも大きくなり、気流が熱伝導経路２３を通過する際に流路の縮径による整流効果の実現に役立つ。なお、本発明はこれに限定されない。

図１８は、本発明の第５実施形態における冷却装置の立体図である。本実施形態において、冷却装置１ｄは、図１～図１１に示す冷却装置１と類似し、同じ符号で同じ構成要素または構造を示しているので、ここでは詳細を省略する。本実施形態において、冷却装置１ｄは、筐体３０'と、ファン４０とで構成されている。筐体３０'は、例えば、発熱素子（図示せず）を含む構成要素（これに限定されない）を覆い、筐体３０'は、熱伝導経路３７と空気流入口３１とを備えている。空気流入口３１は、筐体３０'の一端に隣接して設けられ、熱伝導経路３７は、空気流入口３１を介して外部に連通されている。本実施形態において、筐体３０'は、第１平面３３と、第２平面３５と、斜面３４'とを備える。第１平面３３は、空気流入口３１に隣接して設けられ、斜面３４'は、第１平面３３と第２平面３５との間に接続されている。第２平面３５は、インレット３２を備え、熱伝導経路３７は、空気流入口３１とインレット３２との間を連通する。斜面３４'は、インレット３２に対して円弧形状を形成する。本実施形態において、熱伝導経路３７の空気流入口３１に近接する側の断面積は、熱伝導経路３７のインレット３２に近接する側の断面積よりも大きいので、気流が熱伝導経路３７を通過する際に流路の縮径による整流効果を役立つ。また、ファン４０は、トップカバー４１と羽根車４３とを備えており、羽根車４３がトップカバー４１に設けられ、トップカバー４１がインレット３２と空間的に対向し且つ筐体３０'と組み合わせてアウトレット４２を形成する。空気流入口３１と熱伝導経路３７とは、インレット３２を介してアウトレット４２に連通されている。なお、本実施形態において、空気流入口３１とアウトレット４２とは、それぞれ、筐体３０'（インレット３２を含む）の異なる側に配置されている。空気流入口３１から熱伝導経路３７を通ってインレット３２に至る吸入気流と、インレット３２からアウトレット４２に至る気流とは、異なる水平高さを有する。熱伝導経路３７が流路の縮径による整流効果または前述した実施形態の様々な特性的な変化の設計と組み合わせて、冷却装置１ｄの流れ場を有効に利用することができ、効率の向上および騒音の低減を実現することができる。

以上のように、放熱フィン２０を備えた熱伝導経路２３をファン４０のインレット３２の上流側に設けることで、熱伝導経路２３内の放熱フィン２０による熱放散は、ファン４０の吸気流によって作用され、散熱効率が向上するとともに、騒音の低減を実現し、音質効果を改善することができる。なお、熱伝導経路２３の流通経路の縮減は、筐体３０、ガイド壁３６、３６ａ、筐体３０'または筐体５０を変化することで実現し、実際の需要に応じて前述した技術的な特徴を組み合わせたり変更したりして実現することができる。本発明はこれに限定されず、詳細を省略する。

上述したように、本発明は、冷却装置を提供している。放熱フィンによって形成された熱伝導経路は、遠心ファンのインレットに配置されることで、異なる散熱効果を実現する。熱伝導経路内の放熱フィンによる熱放散は、遠心ファンの排気流ではなく、吸気流の影響を受ける。熱伝導経路は、遠心ファンのインレットに接続され、放熱フィンは、遠心ファンの空気吸い込みに整流効果を奏することができる。また、熱伝導経路の断面積の変化および関連機能の相乗効果を変更することにより、熱伝導経路の性能および騒音水平を改善することができる。さらに、筐体と放熱フィンおよび底板とが導熱経路を形成し、導熱経路の末端は、筐体上のインレットを介して異なる水平高さを有するファンおよびアウトレットに連通している。インレットの上流側にある導熱経路は、放熱フィンの特性変更設計および流路の縮径により整流効果を実現することができる。ファン羽根車の中心とインレットは偏心して設計されており、且つファン羽根車のハブと放熱フィンの面取り構造とでガイド斜面を形成することで、整流効果をさらに向上させることができる。また、放熱フィンの空気流入口に近い側にある第１端部とインレットに近接する第２端部とが形成されたガイド傾斜角と、羽根車のハブのガイド斜面の傾斜角とにより、流れ場が他の領域に流れ込む時に整流効果を持たせることができ、乱流エネルギーを１５％低減することができる。また、空気流入口に近接する側の高さと、インレットに近接する箇所の高さとの差は、５０％に達することができるため、ファンのインレット側の気流が集中して流れ込み、放熱フィンが配置されている熱伝導経路の断面積に特定の比率を採用することで、流れ場の集中効果を２０％増加させることができる。一方、異なる圧力設計に対応するために、インレットに羽根車の中心偏心設計を組み合わせ、また、熱伝導経路の末端から羽根車の中心までの距離、熱伝導経路に対するインレットの幅比率、およびアウトレットに対する空気流入口の開口面積の大きさを調整することで、流れ場を有効に利用するとともに、効率の向上および騒音の低減を実現することができる。また、放熱フィンをインレットの上流側にある熱伝導経路内に設けることで、ファンの回転速度が同じである場合、本発明の冷却装置の散熱効率は１５％向上し、騒音品質も改善され、騒音を１０％低減する効果を有する。

本発明は、技術に精通する当業者が変更または改良することができ、その変更および改良はいずれも本出願の特許請求の範囲から逸脱するものではない。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ：冷却装置
１０：底板
１１：前端部
１２：後端部
２０：放熱フィン
２１：第１端部
２２：第２端部
２３：熱伝導経路
２３１：末端
３０：筐体
３０ａ：第１側壁
３０ｂ：第２側壁
３１：空気流入口
３２：インレット
３３：第１平面
３４、３４'：斜面
３５：第２平面
３６、３６ａ：ガイド壁
３７：熱伝導経路
４０：ファン
４１：トップカバー
４２：アウトレット
４３：羽根車
４３１：ハブ
４３２：ブレード
５０：筐体
５１：内カバー
Ａ１：第１傾斜角
Ａ２：第２傾斜角
Ａ３：第３傾斜角
ＢＤ１：第１水平距離
ＢＤ２：第２水平距離
ＢＤ３：第３水平距離
Ｃ：中心
ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３：区域
Ｈ１、Ｈ２：高さ距離
Ｏ１：第１開口面積
Ｏ２：第２開口面積
Ｐ：領域
Ｓ１：第１断面積
Ｓ２：第２断面積
Ｓ３：第３断面積
Ｗ１：第１幅
Ｗ２：第２幅
Ｘ、Ｙ、Ｚ：軸

Claims

互いに対向して設置された前端部と後端部とを備える底板と、
前記底板上に設置され、互いに間隔をあけて配置され且つ前記前端部から前記後端部に向かう方向に延在する複数の放熱フィンと、
第１平面と、インレットを有する第２平面と、前記第１平面と前記第２平面との間に設置される斜面とを備え、前記複数の放熱フィンを覆いて前記底板上に設置される筐体と、
トップカバーと、前記トップカバーに収容される羽根車と、を備えるファンと、
を備え、
前記筐体が前記複数の放熱フィンと前記底板とともに、熱伝導経路と前記前端部に隣接する空気流入口とを形成し、
前記筐体の前記第１平面は前記前端部に隣接して設けられ、且つ前記複数の放熱フィンと対向し、前記筐体の前記第２平面は前記後端部に隣接して設けられ、
前記ファンの前記トップカバーは、前記インレットと対向しかつ前記筐体とともに、アウトレットを形成し、
前記熱伝導経路は、前記空気流入口から前記複数の放熱フィン間の隙間に通じて前記インレットまで繋がり、かつ前記インレットを介して前記アウトレットに連通され、
前記熱伝導経路の前記空気流入口に近接する側の断面積は、前記熱伝導経路の前記インレットに近接する側の断面積よりも大きい、ことを特徴とする冷却装置。
前記筐体は、ガイド壁と第１側壁と第２側壁とを備え、前記第１側壁と前記第２側壁は互いに対向して配置され、且つ、それぞれ、前記第１平面の対向する両側に接続され、前記ガイド壁は前記第１平面に設置され、前記筐体の前記第１側壁に接続し、前記底板の前記前端部から前記後端部に向かう方向に沿って前記第１側壁と一定の間隔距離をあけるように延在する、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記第１平面、前記第１側壁、前記第２側壁および前記底板は、前記空気流入口に近接する箇所で共に形成される第１断面積を有し、
前記第１平面、前記ガイド壁、前記第２側壁および前記底板は、前記ガイド壁の中央部に近接する箇所で共に形成される第２断面積を有し、
前記第２断面積は前記第１断面積の２／３倍である、ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
前記第１平面、前記第１側壁、前記第２側壁および前記底板は、前記空気流入口に近接する箇所で共に形成される第１断面積を有し、前記熱伝導経路の前記インレットに近接する箇所において、前記第２平面、前記ガイド壁、前記第２側壁および前記底板は、前記インレットに近接する箇所で共に形成される第３断面積を有し、前記第３断面積は前記第１断面積の１／２倍である、ことを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
前記第１平面と前記底板との高さ距離は、前記第２平面と前記底板との高さ距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記羽根車のブレード高さは、前記第２平面と前記底板との高さ距離よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
各前記放熱フィンは、互いに対向して配置される、第１端部と第２端部とを備え、前記放熱フィンの前記第１端部は前記空気流入口に隣接して設けられ且つ第１面取り構造を有し、前記第１面取り構造は、前記底板の水平面に対して第１傾斜角を形成し、前記放熱フィンの前記第２端部は前記インレットに隣接して設けられ且つ第２面取り構造を有し、前記第２面取り構造は前記底板の水平面に対して第２傾斜角を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記羽根車のハブには、ガイド斜面を有し、前記ガイド斜面は、前記底板の水平面に対して第３傾斜角を形成し、前記第３傾斜角が前記第１傾斜角または前記第２傾斜角に等しい、ことを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
前記インレットは、前縁と後縁とを備え、前記前縁と前記後縁は、それぞれ、前記底板の前記前端部および前記後端部に対向し、
前記羽根車の中心から前記後縁までの距離を第１水平距離とし、前記羽根車の中心から前記前縁までの距離を第２水平距離とし、前記第１水平距離は前記第２水平距離の８５％未満である、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記羽根車の中心から前記熱伝導経路の末端までの距離を第３水平距離とし、前記第３水平距離は前記第１水平距離の１２０％未満である、ことを特徴とする請求項９に記載の冷却装置。
前記空気流入口は第１幅を有し、前記インレットは第２幅を有し、前記第１幅は前記第２幅よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記空気流入口は第１開口面積を有し、前記アウトレットは第２開口面積を有し、前記第１開口面積は前記第２開口面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記筐体は、ガイド壁と第１側壁と第２側壁とを備え、前記第１側壁と前記第２側壁とが互いに対向して設置され、且つ、それぞれ、前記第１平面の対向する両側に接続され、前記ガイド壁は、前記筐体の前記第１側壁に接続され、前記前端部から前記後端部に向かう方向に沿って前記第１側壁から徐々に離れるように延在する、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記複数の放熱フィンの上縁は前記第１平面、前記斜面および前記第２平面に近接する、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記空気流入口と前記アウトレットは、前記底板に対して異なる水平高さを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
熱伝導経路と、空気流入口と、第１平面と、インレットを備える第２平面と、前記第１平面と前記第２平面との間に接続される斜面とを備える筐体と、
トップカバーと羽根車とを備えるファンと、を備え、
前記空気流入口は前記筐体の一端に隣接して設けられ、
前記熱伝導経路は、前記空気流入口を介して外部に連通され、
前記第１平面は、前記空気流入口に隣接して設けられ、
前記熱伝導経路は、前記空気流入口と前記インレットとの間に連通し、前記熱伝導経路の前記空気流入口に近接する側の断面積は、前記熱伝導経路の前記インレットに近接する側の断面積よりも大きく、
前記羽根車は、前記トップカバーに配置され、
前記トップカバーは前記インレットと対向し且つ前記筐体とともに、アウトレットを形成し、
前記空気流入口および前記熱伝導経路は、前記インレットを介して前記アウトレットに連通する、ことを特徴とする冷却装置。
前記斜面は、前記インレットに対して円弧形状を形成する、ことを特徴とする請求項１６に記載の冷却装置。
前記空気流入口から前記熱伝導経路を通って前記インレットに至る気流と前記インレットから前記アウトレットに至る気流とは、異なる水平高さを有する、ことを特徴とする請求項１６に記載の冷却装置。
前記空気流入口と前記アウトレットは、それぞれ、前記筐体の異なる側に位置される、ことを特徴とする請求項１６に記載の冷却装置。
前記空気流入口と前記アウトレットは、それぞれ、前記インレットの異なる側に位置される、ことを特徴とする請求項１６に記載の冷却装置。