JP2013128048A - 冷却装置及びこれを用いた電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】各デバイスの配置変更が困難な場合であっても、局所的に冷却効果を向上させることができるようにする。
【解決手段】冷却装置１は、筺体内に配置される発熱体２に設置されるヒートシンク１１と、前記ヒートシンク１１と前記筺体とを熱的に接続する放熱部材１２と、前記発熱体２に直接冷却風を導くための専用ダクト１３と、前記専用ダクト１３に前記冷却風を送出するための専用ファン１４とを備える。前記放熱部材１２は、板ばね状の部材であって、前記ヒートシンク１１の上面部と前記筺体の内面部とに所定の弾性力をもって当接する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンピュータ、通信装置等の電子機器の筺体内に配置される集積回路等の発熱体を冷却するための装置に関する。
コンピュータ等の各種電子機器において、ＣＰＵ、ＨＤＤ、メモリ等の電子デバイスを冷却するための冷却装置が用いられている。
特許文献１において、電子機器の冷却構造であって、局所的に冷却効果を向上させることを目的として、基板の部品搭載面に、吸気孔を有するダクト及び当該ダクトを覆うダクトカバーを設け、吸気孔を通過する空気が発熱部品の上部に集中して流れるようにする構造が開示されている。
また、当該技術分野に関する他の先行技術として、特許文献２〜５が開示されている。
特開平９−８４８４号公報 特開２００６−０４９３８８号公報 特開２００４−１１１６５５号公報 特開平０６−１０４５８６号公報 実開平０５−０３８９８４号公報
図５は、従来の冷却装置における問題点を説明するための図である。同図において、電子機器１０１の筺体１０２の内部構造が示されている。筺体１０２内には、制御用プリント基板１１１、電源用プリント基板１１２、及び複数のファン１１３が配置されている。制御用プリント基板１１１には、メインＣＰＵ１２１、ＨＤＤ１２２、メモリ基板１２３、及び特定の機能を有する電子デバイス１２４が搭載されている。メインＣＰＵ１２１、ＨＤＤ１２２、メモリ基板１２３、及び電子デバイス１２４は、その駆動により発熱し、ファン１１３による冷却風により冷却される。
上記例の場合、電子デバイス１２４は、各ファン１１３から遠い位置に設置されていると共に、他のデバイス１２１，１２２，１２３に囲まれているため、ファン１１３からの冷却風が届き難く、十分な冷却効果が得られ難い。このような問題は、電子デバイス１２４、ファン１１３を含む各デバイスの配置変更により対処できると考えられるが、近年の装置の小型化、各デバイスの発熱量の増加等により、そのような対処が困難となっている。
そこで、本発明は、各デバイスの配置変更が困難な場合であっても、局所的に冷却効果を向上させることができるようにすることを目的とする。
本発明の第１の態様は、筺体内に配置される発熱体に設置されるヒートシンクと、前記ヒートシンクと前記筺体とを熱的に接続する放熱部材と、前記発熱体に直接冷却風を導くための専用ダクトと、前記専用ダクトに前記冷却風を送出するための専用ファンとを備える冷却装置である。
また、本発明の第２の態様は、筺体内に複数の発熱体が配置され、前記発熱体を冷却する冷却装置を備える電子機器であって、前記冷却装置は、前記複数の発熱体から選択される特定の発熱体に設置されるヒートシンクと、前記ヒートシンクと前記筺体とを熱的に接続する放熱部材と、前記特定の発熱体に直接冷却風を導くための専用ダクトと、前記専用ダクトに前記冷却風を送出するための専用ファンとを備えるものである。
本発明によれば、特定のデバイスが、ヒートシンク及び放熱部材による伝熱方式と、専用ダクト及び専用ファンによる局所送風方式との併用により冷却される。これにより、各デバイスの配置変更ができない場合であっても、特定のデバイスを十分に冷却することが可能となる。
本発明の実施の形態１に係る冷却装置の構成を示す図である。 実施の形態１に係る放熱板の構造を示す図１のII−II断面図である。 実施の形態１に係る冷却装置を備える電子機器の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る冷却装置を備える電子機器の構成を示す斜視図である。 従来の冷却装置の問題を説明するための図である。
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る冷却装置１の構成を示している。冷却装置１は、コンピュータ、通信装置等の電子機器の内部に設置され、電子機器の筺体内に設置されるＣＰＵ等の電子デバイス２（発熱体）を空冷するものである。冷却装置１は、ヒートシンク１１、放熱板１２、専用ダクト１３、及び専用ファン１４を有する。
ヒートシンク１１は、アルミニウム、銅等の熱伝導度が高い材料から構成され、冷却風との接触面積を増大させるための複数のフィンを有する。ヒートシンク１１は、電子デバイス２の上面に接触及び固定されている。当該電子デバイス２は、筺体内に配置される複数の電子デバイスから選択される特定のデバイスである。ヒートシンク１１は、フィンを介する冷却風との熱交換により電子デバイス２の冷却を促進させる。
放熱板１２は、熱伝導度が高く且つ弾性を有する材料から構成され、断面略Ｕ又はＶ字形状を有する板ばね状の部材である。図２は、放熱板１２の構成を示している。放熱板１２の下面部２１はヒートシンク１１の上面部に固定され、放熱板１２の上面部２２は電子機器の筺体１５の内面部に当接する。放熱板１２は、ヒートシンク１１と筺体１５とを熱的に接続しており、電子デバイス２の冷却を更に促進させる。
専用ダクト１３（図１参照）は、中空の部材であり、流入口２５及び流出口２６を有する。流入口２５は、後述する専用ファン１４に向けて開口している。流出口２５は、電子デバイス２及びヒートシンク１１に向けて開口している。専用ダクト１３は、上記電子デバイス２に直接冷却風を導くために専用に設けられたダクトである。
専用ファン１４は、電動モータ等により駆動し、冷却風を発生させる。当該冷却風は、専用ダクト１３の流入口２５に流入し、流出口２６から流出する。専用ファン１４は、専用ダクトに冷却風を送出するために専用に設けられたファンである。
上記構成により、電子デバイス２は、ヒートシンク１１及び放熱板１２による伝熱方式と、専用ダクト１３及び専用ファン１４による局所送風方式との併用により、十分に冷却される。
図３は、上記冷却装置１を備える電子機器３１の内部構造を示す上面図である。図４は、同内部構造を示す斜視図である（ＨＤＤ４２及びメモリ基板４３の記載が省略されている）。
筺体１５内に、制御用プリント基板３６及び電源用プリント基板３７が設置されている。両基板３６，３７の周辺に、複数のファン４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ及び上記専用ファン１４が配置されている。ファン４０ａ〜４０ｆは、両基板３６，３７に向けて送風することにより、両基板３６，３７上に実装されているデバイスを冷却する。
ファン４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇは、制御用プリント基板３６及び電源用プリント基板３７に向けて送風する。ファン４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、筺体１５内のデバイスの中で比較的発熱量が大きいメインＣＰＵ４１、ＨＤＤ４２、及びメモリ基板４３に向けて集中的に送風する。
専用ファン１４は、専ら電子デバイス２を冷却するための冷却風を送出するものである。本実施の形態に係る電子デバイス２は、他のデバイスに比べてファン４０ａ〜４０ｇから遠い位置に設置されている。また、電子デバイス２は、ファン４０ａ〜４０ｃが送出する冷却風の流通方向において、発熱量が特に大きいメインＣＰＵ４１の下流側であって、且つ高さが大きいＨＤＤ４２及びメモリ基板４３の下流側に位置している。
専用ダクト１３は、その吸気口２５が専用ファン１４に向くように、且つ排気口２６が電子デバイス２に向くように配置されている。電子デバイス２の上面部には、ヒートシンク１１が固定されている。ヒートシンク１１の上面部には、放熱板１２が固定されている。放熱板１２の下面部２１はヒートシンク１１に固定され、放熱板１２の上面部２２は筺体１５の天板に接触している。
以下に、上記電子機器３１における冷却作用について説明する。電子機器３１の動作開始と同時にファン４０ａ〜４０ｇ及び専用ファン１４が駆動し、制御用プリント基板３６及び電源用プリント基板３７に実装されている各デバイスへの送風が開始する。
本実施の形態においては、特に冷却が必要なデバイスはＣＰＵ４１、ＨＤＤ４２、メモリ基板４３、及び電子デバイス２であるが、ＣＰＵ４１、ＨＤＤ４２、及びメモリ基板４３については、近傍に設置されたファン４０ａ〜４０ｃにより十分冷却される。
しかし、電子デバイス２については、ファン４０ａ〜４０ｇによる冷却効果を十分に得ることができない。電子デバイス２はファン４０ｄ〜４０ｇから遠い位置にあるため、これらのファンによる冷却風が十分に供給されないからである。また、電子デバイス２はファン４０ａ〜４０ｃによる冷却風の流通方向においてＣＰＵ４１、ＨＤＤ４２、及びメモリ基板４３の下流側に位置するため、電子デバイス２に到達する冷却風の温度が高くなり、またそれらデバイスの物理的障害のため到達する風量が少なくなるからである。
しかし、電子デバイス２は、専用ファン１４が送出する冷却風により十分に冷却される。専用ファン１４による冷却風が専用ダクト１３を通り電子デバイス２及びヒートシンク１１に直接吹き付けられるからである。また、ヒートシンク１１と筺体１５とが放熱板１２を介して熱的に接続しているため、デバイス２の排熱が促進されるからである。放熱板１２は板ばね状の部材であり、着脱可能な天板が筺体１５に固定されると、放熱板１２は天板から圧力を受けて天板に確実に当接する。
上述のように、本実施の形態によれば、電子デバイス２は、ヒートシンク１１及び放熱板１２による伝熱方式と、専用ダクト１３及び専用ファン１４による局所送風方式との併用により、十分に冷却される。これにより、筺体１５内の配置変更が困難な場合であっても、特定の電子デバイス２を十分に冷却することが可能となる。また、電子デバイス２の発熱量が特に多い場合等にも好適である。
尚、本発明は上記実施の形態に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能なものである。
１ 冷却装置
２ 電子デバイス
１１ ヒートシンク
１２ 放熱板
１３ 専用ダクト
１４ 専用ファン
１５ 筺体
２５ 流入口
２６ 流出口
３１ 電子機器
３６ 制御用プリント基板
３７ 電源用プリント基板
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ ファン

Claims (5)

  1. 筺体内に配置される発熱体に設置されるヒートシンクと、
    前記ヒートシンクと前記筺体とを熱的に接続する放熱部材と、
    前記発熱体に直接冷却風を導くための専用ダクトと、
    前記専用ダクトに前記冷却風を送出するための専用ファンと、
    を備える冷却装置。
  2. 前記放熱部材は、板ばね状の部材であって、前記ヒートシンクの上面部と前記筺体の内面部とに所定の弾性力をもって当接する、
    請求項１に記載の冷却装置。
  3. 筺体内に複数の発熱体が配置され、前記発熱体を冷却する冷却装置を備える電子機器であって、
    前記冷却装置は、
    前記複数の発熱体から選択される特定の発熱体に設置されるヒートシンクと、
    前記ヒートシンクと前記筺体とを熱的に接続する放熱部材と
    前記特定の発熱体に直接冷却風を導くための専用ダクトと、
    前記専用ダクトに前記冷却風を送出するための専用ファンと、
    を備える、
    電子機器。
  4. 前記特定の発熱体は、メインＣＰＵを冷却するための冷却風の流通方向において前記メインＣＰＵより下流側に配置されている、
    請求項３に記載の電子機器。
  5. 前記特定の発熱体は、ＨＤＤ又はメモリ基板を冷却するための冷却風の流通方向において前記ＨＤＤ又は前記メモリ基板より下流側に配置されている、
    請求項３又は４に記載の電子機器。
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