JP3566935B2 - 電子機器の冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種発熱体の冷却に用いられる強制空冷用ヒートシンク冷却装置に係り、特に電子機器に用いられる発熱を伴う電子部品を取り付けたシートシンクの冷却に好適な強制空冷用ヒートシンク冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発熱電子部品を空気冷却する場合、図６に示す如く、例えばアルミニュウム合金製のヒートシンク基板１０１に多数の冷却用のフィン１０２を形成してヒートシンク１００を構成し、この基板１０１に、パワートランジスタやパワーダイオードの如き発熱を伴う電子部品１０３を取り付けた放熱装置が用いられていた。
【０００３】
また、発熱を伴う電子部品を取り付けたヒートシンクに対し、冷却風を効果的にあてる技術として、ヒートシンクの一部を削除し冷たい空気を電子部品の真下の冷却用ピンにあてる手法が特開平１１−３０７７０５号公報に記載され、またヒートシンクの外側をカバーで覆う手法が特開平９−１５３５７３号公報、特開２０００−２９４６９５号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示す従来のヒートシンク１００においては、電子部品１０２の発熱を放熱するために大きな放熱面積が必要となり、ヒートシンク１００が大型化、重量化し、近年の小型・軽量化の要求に沿うことができなかった。
【０００５】
また特開平９−１５３５７３号公報に記載されたものでは冷却風を送るファンの位置や、電子部品の位置が限定され、また冷却風もフィンの横からもれるので冷却効果が低い。また特開２０００−２９４６９５号公報に記載のものはカバーの外に冷却ファンが配置され、カバーと冷却ファンの間に存在する空隙部分から冷却風が漏れて冷却効果が低い。
【０００６】
特開平１１−３０７７０５号公報に記載のものは、冷却ピンに一部切り欠き部や短長部を形成してあるが、これはヒートシンクに１個の電子部品しか配置しないものであって、その電子部品の下部の冷却ピンに冷たい空気があたるようにして中央部の熱伝達率を周辺より大きくして放熱効率の向上を狙ったものであり、ヒートシンクには１個のＬＳＩやパワートランジスタ等の発熱素子が装着されるものにすぎず、複数の電子部品を効率良く冷却することを目的とするものではない。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような問題点を改善した電子機器の冷却装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の概略を図３により説明する。図３において、１はヒートシンク、２はヒートシンク基板、３はフィン、４は切り欠き部、５−１は電子部品、５−２は発熱量の大きい電子部品、６は風洞カバー、７はファンである。本発明の前記目的は、下記（１）、（２）の構成により達成することができる。
【０００９】
（１）ヒートシンク１に複数の電子部品５−１、５−２を配置し、ヒートシンク１を強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバー６を設け、
冷却風が風洞カバー６の外側に漏れないようにこの風洞カバー６の内側に冷却風を発生するファン７を設け、
前記ヒートシンク１には複数の冷却フィン３を形成するとともに、その風上側のフィンに部分的に切り欠き部４を設け、
前記ヒートシンク１には前記切り欠き部４を設けた側に、前記複数の電子部品５−１、５−２のうちの発熱量の大きい電子部品５−２を配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
【００１０】
（２）ヒートシンクに複数の電子部品を配置し、ヒートシンクを強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、
冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように、この風洞カバーの内側に冷却風を発生するファンを設け、
前記ヒートシンクには複数の冷却ピンを形成するとともに、その風上側の冷却ピンが部分的に存在しない切り欠き部を設け、
前記ヒートシンクには前記切り欠き部を設けた側に、前記複数の電子部品のうちの発熱量の大きいものを配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
【００１１】
これにより下記の作用効果を奏することができる。
【００１２】
（１）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側のフィンに部分的に切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００１３】
（２）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側の冷却ピンが部分的に存在しない切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図４に説明する。図１は本発明に係るヒートシンクの一例、図２は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の外観図、図３は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の分解説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の側面図である。
【００１５】
図中１はヒートシンク、２はヒートシンク基板、３はフィン、４は切り欠き部、５−１は電子部品、５−２は発熱量の大きい電子部品、６は風洞カバー、７はファンである。
【００１６】
ヒートシンク１は、ヒートシンク基板２と、このヒートシンク基板２の片面に形成された、放熱用のフィン３により構成されている。この放熱用のフィン３の一部には、図１に示す如く、ヒートシンク基板２より削除又は欠除された切り欠き部４が存在している。
【００１７】
このヒートシンク１は、銅やアルミニウム合金等で構成され、軽量が要求される場合はＭｇ合金を使用されるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
ヒートシンク１の基板２上には、複数の電子部品５−１、５−１、５−２が取り付けられるが、その数はこれに限定されるものではない。
【００１９】
このヒートシンク１には風洞カバー６を装着する。風洞カバー６の一端には冷却風を発生するファン７、７が取り付けられる。ファン７、７の発生する冷却風の風向きが、図３に示す矢印方向の場合、ファン７、７の位置は切り欠き部４の側に位置するように、すなわち冷却風の風上側に切り欠き部４が位置するように配置されている。図２に示す如く、風洞カバー６がヒートシンク基板２に電子部品５−１、５−２が実装されているヒートシンク１に装置されたとき、ファン７、７の冷却風は、フィン３を通過するまで風洞カバー６により、外に漏れないように構成されている。
【００２０】
このように風洞カバー６がヒートシンク１に装置されたとき、図４に示す如く、風洞カバー６は、フィン３と風洞カバー６の側面との空隙ｇ２ と、フィン３と風洞カバーの底面との空隙ｇ３ とが、ヒートシンクのフィン３、３間の空隙ｇ１ よりいずれも小さい、つまりｇ１ ＞ｇ２ 、ｇ１ ＞ｇ３ となるように構成されている。
【００２１】
これによりファン７、７より発生する冷却風はフィン３の外側からも電子部品５−１、５−２の実装されているヒートシンクのフィン３に吹き込むことが可能となる。
【００２２】
本発明では、ヒートシンク１のフィン３の一部には切り欠き部４が形成されている。しかもこの切り欠き部４は風上側に形成されているため、ファン７、７により発生された冷却風は切り欠き部４の存在する部分と存在しない部分とで圧力損失の差が生じ、圧力損失の少ない切り欠き部４側により多くの冷却風が流れ込み、風速が大きくなる。
【００２３】
したがって切り欠き部４側に、電子部品５−１よりも大きい発熱量を持つ電子部品５−２を配置すれば、これを効果的に冷却することができる。つまりフィン３の切り欠き部４を設けた側に発熱電子部品を多く実装しておけば、切り欠き部のない側よりも切り欠き部の存在する側の風速が大きいため効果的に冷却することができる。このようにして装置全体の小型・軽量化が可能となる。
【００２４】
なお前記説明では、切り欠き部としてフィンの一部をヒートシンク基板部分より削除または初めから存在しない欠除した例について説明したが、切り欠き部は、このようにフィンの一部をヒートシンク基板部分より削除または欠除したものに限定されるものではなく、ヒートシンク基板部分にフィンの一部を短長部として残した形状のものを使用することもできる。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態を図５にもとづき説明する。図５は、冷却用のフィンを使用する代わりに、ピンを使用したものである。すなわち、ヒートシンク基板１１に多数の冷却用のピン１２を設ける。そしてこのヒートシンク基板の一部に冷却風の風上側に切り欠き部１３を設けたものである。電子部品は、図５で示したヒートシンク基板１１の反対側に配置され、前記と同様に風洞カバーによりカバーされ、ファンにより強制冷却される。
【００２６】
切り欠き部１３として、図５に示す如く、冷却用のピンをヒートシンク基板１１部分より削除または欠除したものに限定されるものではなく、冷却用のピンの一部をヒートシンク基板部分に短長部として残したものを使用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により下記の効果を奏することができる。
【００２８】
（１）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側のフィンに部分的に切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００２９】
（２）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側の冷却ピンを部分的に切り欠いた切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートシンクの一例を示す。
【図２】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の外観図を示す。
【図３】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の分解説明図を示す。
【図４】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の側面図を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態のヒートシンクの例を示す。
【図６】従来例を示す。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ ヒートシンク基板
３ フィン
４ 切り欠き部
５−１ 電子部品
５−２ 発熱量の大きい電子部品
６ 風洞カバー
７ ファン
１０ ヒートシンク
１１ ヒートシンク基板
１２ ピン
１３ 切り欠き部
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種発熱体の冷却に用いられる強制空冷用ヒートシンク冷却装置に係り、特に電子機器に用いられる発熱を伴う電子部品を取り付けたシートシンクの冷却に好適な強制空冷用ヒートシンク冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数の発熱電子部品を空気冷却する場合、図６に示す如く、例えばアルミニュウム合金製のヒートシンク基板１０１に多数の冷却用のフィン１０２を形成してヒートシンク１００を構成し、この基板１０１に、パワートランジスタやパワーダイオードの如き発熱を伴う電子部品１０３を取り付けた放熱装置が用いられていた。
【０００３】
また、発熱を伴う電子部品を取り付けたヒートシンクに対し、冷却風を効果的にあてる技術として、ヒートシンクの一部を削除し冷たい空気を電子部品の真下の冷却用ピンにあてる手法が特開平１１−３０７７０５号公報に記載され、またヒートシンクの外側をカバーで覆う手法が特開平９−１５３５７３号公報、特開２０００−２９４６９５号公報に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６に示す従来のヒートシンク１００においては、電子部品１０２の発熱を放熱するために大きな放熱面積が必要となり、ヒートシンク１００が大型化、重量化し、近年の小型・軽量化の要求に沿うことができなかった。
【０００５】
また特開平９−１５３５７３号公報に記載されたものでは冷却風を送るファンの位置や、電子部品の位置が限定され、また冷却風もフィンの横からもれるので冷却効果が低い。また特開２０００−２９４６９５号公報に記載のものはカバーの外に冷却ファンが配置され、カバーと冷却ファンの間に存在する空隙部分から冷却風が漏れて冷却効果が低い。
【０００６】
特開平１１−３０７７０５号公報に記載のものは、冷却ピンに一部切り欠き部や短長部を形成してあるが、これはヒートシンクに１個の電子部品しか配置しないものであって、その電子部品の下部の冷却ピンに冷たい空気があたるようにして中央部の熱伝達率を周辺より大きくして放熱効率の向上を狙ったものであり、ヒートシンクには１個のＬＳＩやパワートランジスタ等の発熱素子が装着されるものにすぎず、複数の電子部品を効率良く冷却することを目的とするものではない。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような問題点を改善した電子機器の冷却装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の概略を図３により説明する。図３において、１はヒートシンク、２はヒートシンク基板、３はフィン、４は切り欠き部、５−１は電子部品、５−２は発熱量の大きい電子部品、６は風洞カバー、７はファンである。本発明の前記目的は、下記（１）、（２）の構成により達成することができる。
【０００９】
（１）ヒートシンク１に複数の電子部品５−１、５−２を配置し、ヒートシンク１を強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバー６を設け、
冷却風が風洞カバー６の外側に漏れないようにこの風洞カバー６の内側に冷却風を発生するファン７を設け、
前記ヒートシンク１には複数の冷却フィン３を形成するとともに、その風上側のフィンに部分的に切り欠き部４を設け、
前記ヒートシンク１には前記切り欠き部４を設けた側に、前記複数の電子部品５−１、５−２のうちの発熱量の大きい電子部品５−２を配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
【００１０】
（２）ヒートシンクに複数の電子部品を配置し、ヒートシンクを強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、
冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように、この風洞カバーの内側に冷却風を発生するファンを設け、
前記ヒートシンクには複数の冷却ピンを形成するとともに、その風上側の冷却ピンが部分的に存在しない切り欠き部を設け、
前記ヒートシンクには前記切り欠き部を設けた側に、前記複数の電子部品のうちの発熱量の大きいものを配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
【００１１】
これにより下記の作用効果を奏することができる。
【００１２】
（１）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側のフィンに部分的に切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００１３】
（２）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側の冷却ピンが部分的に存在しない切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図１〜図４に説明する。図１は本発明に係るヒートシンクの一例、図２は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の外観図、図３は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の分解説明図、図４は本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の側面図である。
【００１５】
図中１はヒートシンク、２はヒートシンク基板、３はフィン、４は切り欠き部、５−１は電子部品、５−２は発熱量の大きい電子部品、６は風洞カバー、７はファンである。
【００１６】
ヒートシンク１は、ヒートシンク基板２と、このヒートシンク基板２の片面に形成された、放熱用のフィン３により構成されている。この放熱用のフィン３の一部には、図１に示す如く、ヒートシンク基板２より削除又は欠除された切り欠き部４が存在している。
【００１７】
このヒートシンク１は、銅やアルミニウム合金等で構成され、軽量が要求される場合はＭｇ合金を使用されるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
ヒートシンク１の基板２上には、複数の電子部品５−１、５−１、５−２が取り付けられるが、その数はこれに限定されるものではない。
【００１９】
このヒートシンク１には風洞カバー６を装着する。風洞カバー６の一端には冷却風を発生するファン７、７が取り付けられる。ファン７、７の発生する冷却風の風向きが、図３に示す矢印方向の場合、ファン７、７の位置は切り欠き部４の側に位置するように、すなわち冷却風の風上側に切り欠き部４が位置するように配置されている。図２に示す如く、風洞カバー６がヒートシンク基板２に電子部品５−１、５−２が実装されているヒートシンク１に装置されたとき、ファン７、７の冷却風は、フィン３を通過するまで風洞カバー６により、外に漏れないように構成されている。
【００２０】
このように風洞カバー６がヒートシンク１に装置されたとき、図４に示す如く、風洞カバー６は、フィン３と風洞カバー６の側面との空隙ｇ２ と、フィン３と風洞カバーの底面との空隙ｇ３ とが、ヒートシンクのフィン３、３間の空隙ｇ１ よりいずれも小さい、つまりｇ１ ＞ｇ２ 、ｇ１ ＞ｇ３ となるように構成されている。
【００２１】
これによりファン７、７より発生する冷却風はフィン３の外側からも電子部品５−１、５−２の実装されているヒートシンクのフィン３に吹き込むことが可能となる。
【００２２】
本発明では、ヒートシンク１のフィン３の一部には切り欠き部４が形成されている。しかもこの切り欠き部４は風上側に形成されているため、ファン７、７により発生された冷却風は切り欠き部４の存在する部分と存在しない部分とで圧力損失の差が生じ、圧力損失の少ない切り欠き部４側により多くの冷却風が流れ込み、風速が大きくなる。
【００２３】
したがって切り欠き部４側に、電子部品５−１よりも大きい発熱量を持つ電子部品５−２を配置すれば、これを効果的に冷却することができる。つまりフィン３の切り欠き部４を設けた側に発熱電子部品を多く実装しておけば、切り欠き部のない側よりも切り欠き部の存在する側の風速が大きいため効果的に冷却することができる。このようにして装置全体の小型・軽量化が可能となる。
【００２４】
なお前記説明では、切り欠き部としてフィンの一部をヒートシンク基板部分より削除または初めから存在しない欠除した例について説明したが、切り欠き部は、このようにフィンの一部をヒートシンク基板部分より削除または欠除したものに限定されるものではなく、ヒートシンク基板部分にフィンの一部を短長部として残した形状のものを使用することもできる。
【００２５】
本発明の第２の実施の形態を図５にもとづき説明する。図５は、冷却用のフィンを使用する代わりに、ピンを使用したものである。すなわち、ヒートシンク基板１１に多数の冷却用のピン１２を設ける。そしてこのヒートシンク基板の一部に冷却風の風上側に切り欠き部１３を設けたものである。電子部品は、図５で示したヒートシンク基板１１の反対側に配置され、前記と同様に風洞カバーによりカバーされ、ファンにより強制冷却される。
【００２６】
切り欠き部１３として、図５に示す如く、冷却用のピンをヒートシンク基板１１部分より削除または欠除したものに限定されるものではなく、冷却用のピンの一部をヒートシンク基板部分に短長部として残したものを使用してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により下記の効果を奏することができる。
【００２８】
（１）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側のフィンに部分的に切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【００２９】
（２）ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように風洞カバーの内側に冷却風発生用のファンを設け、またヒートシンクに形成した風上側の冷却ピンを部分的に切り欠いた切り欠き部を設けたので、切り欠き部の存在する側の風速を大きくすることができ、この部分に配置した発熱量の大きい電子部品を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るヒートシンクの一例を示す。
【図２】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の外観図を示す。
【図３】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の分解説明図を示す。
【図４】本発明の一実施の形態の電子機器の冷却装置の側面図を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態のヒートシンクの例を示す。
【図６】従来例を示す。
【符号の説明】
１ ヒートシンク
２ ヒートシンク基板
３ フィン
４ 切り欠き部
５−１ 電子部品
５−２ 発熱量の大きい電子部品
６ 風洞カバー
７ ファン
１０ ヒートシンク
１１ ヒートシンク基板
１２ ピン
１３ 切り欠き部
Claims (2)
- ヒートシンクに複数の電子部品を配置し、ヒートシンクを強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、
冷却風が風洞カバーの外側に漏れないようにこの風洞カバーの内側に冷却風を発生するファンを設け、
前記ヒートシンクには複数の冷却フィンを形成するとともに、その風上側のフィンに部分的に切り欠き部を設け、
前記ヒートシンクには前記切り欠き部を設けた側に、前記複数の電子部品のうちの発熱量の大きい電子部品を配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。 - ヒートシンクに複数の電子部品を配置し、ヒートシンクを強制冷却する電子機器の冷却装置において、
ヒートシンクの外側に風洞カバーを設け、
冷却風が風洞カバーの外側に漏れないように、この風洞カバーの内側に冷却風を発生するファンを設け、
前記ヒートシンクには複数の冷却ピンを形成するとともに、その風上側の冷却ピンが部分的に存在しない切り欠き部を設け、
前記ヒートシンクには前記切り欠き部を設けた側に、前記複数の電子部品のうちの発熱量の大きいものを配置したことを特徴とする電子機器の冷却装置。
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- 2001-03-16 JP JP2001075520A patent/JP3566935B2/ja not_active Expired - Fee Related
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