JP6079806B2 - 冷却構造及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、ヒートシンク、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、パーソナルコンピュータに実装されているCPU、このCPUの周辺の集積回路、及び電源回路等の発熱体の発熱量が増大傾向にある。「CPU」とは、「Central Processing Unit」の略である。このため、電子装置には、発熱体から発生する熱を放熱する技術が求められている。発熱体から発生する熱を放熱する技術として、ヒートシンクを用いた技術が一般的に知られている。このヒートシンクは、発熱体に熱的に接触させて設けられている。これにより、発熱体から発生する熱がヒートシンクに伝わり、伝わった熱がヒートシンクにより放熱されている。
このように、ヒートシンクにより発熱体から発生する熱を放熱させる技術として、例えば、特許文献1には、半導体冷却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、ベース面上に複数のフィンを平行に直立させてなるプレートフィンタイプのヒートシンクを具備している。そして、特許文献1記載の技術は、ファンを用いてフィンの延在方向に向かって風を送り込み、各フィンの間に風を流すことで、ヒートシンクを冷やしている。このように、特許文献1記載の技術は、ヒートシンクを冷やすことで、ヒートシンクの放熱効果を高めている。
しかしながら、上記特許文献1記載の技術は、送風部(ファン)にヒートシンクを近づけて配設すると、ヒートシンクの幅方向における送風部に近いフィンにより風を遮ってしまい、送風部から遠いフィンに風を送ることができない。
ここで、図11を用いて、本発明の技術に関連するヒートシンク940、冷却構造930及び電子装置(装置)900を例示して、上述のような放熱性能にバラつきを生じさせてしまう理由について説明する。図11は、本発明に関連するヒートシンク940、冷却構造930及び電子装置(装置)900の構成を示す斜視図である。なお、図11に示す太矢印は、送風部950から送風される風の流れを示す矢印である。
電子装置900は、基板910、発熱体920及び冷却構造930を具備している。冷却構造930は、ヒートシンク940及び送風部950を具備している。図11に例示されるように、送風部950の送風口951は、一般的に、ヒートシンク940の幅方向における全幅ではなく、幅方向における一部に位置している。このため、ヒートシンク940は、送風部950の送風口951に近い箇所では、送風部950からの風を取り込めるが、遠い箇所では、ヒートシンク940のフィンに遮られてしまい、送風部950からの風を取り込めない。これにより、ヒートシンク940は、送風部950の送風口951から近い箇所と遠い箇所とで通過させる風量の偏りを生じさせてしまう。
なお、例えば、ヒートシンク940を送風部950から離して配設すると、上述のような問題は解消されるが、電子装置900の大きさに制約がある場合、ヒートシンク940を小さくしなければならない。なお、電子装置900の大きさに制約がある場合とは、例えば、ブレードサーバ等、筐体の大きさに制約がある場合をいう。このように、ヒートシンク940を小さくしなればならないと、放熱性能を低減させてしまう。また、ヒートシンク940を送風部950から離して配設すると、送風部950の近傍に位置する発熱体の熱を放熱することが困難であるという技術的課題がある。
このような理由により、上記特許文献1では、送風部にヒートシンクを近づけると、各フィンを通過させる風量に偏りを生させてしまい、フィンから遠ざけると、ヒートシンクの大きさ、発熱体のレイアウトを制限してしまう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、ヒートシンクを送風部に近づけても各フィンを通過させる風量の偏りを軽減させることが可能なヒートシンク、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、本発明に係るヒートシンクは、平板状のベース部と、上記ベース部の一方の面に立設された複数のフィンと、を具備し、上記複数のフィンの少なくとも一部は、風が流入する位置に、少なくとも隣接するフィンに風を導く導風領域を有して構成される。
上記目的を達成するために、本発明に係る冷却構造は、上記ヒートシンクと、上記ヒートシンクに風を送る送風部と、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、上記冷却構造に熱を伝える発熱体と、を具備して構成される。
本発明によれば、ヒートシンクを送風部に近づけても各フィンを通過させる風量の偏りを軽減させることができる。
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4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)に係るヒートシンク140、冷却構造130及び電子装置(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は、図3におけるA方向から目視した状態を示す側方面図である。なお、図2に示す太矢印は、ヒートシンク140への光の照射方向を示している。図3に示す太矢印は、送風部150から送風される風の流れを示す矢印である。
図1乃至図4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)に係るヒートシンク140、冷却構造130及び電子装置(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は、図3におけるA方向から目視した状態を示す側方面図である。なお、図2に示す太矢印は、ヒートシンク140への光の照射方向を示している。図3に示す太矢印は、送風部150から送風される風の流れを示す矢印である。
電子装置100は、発熱体120及び冷却構造130を具備している。この発熱体120は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、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。発熱体120は、作動時に熱を発する。発熱体120により発生する熱を放熱するために、発熱体120には、冷却構造130のヒートシンク140が載置される。なお、「IC」は「Integrated Circuit」の略である。「LSI」は「Large Scale Integration」の略である。「CPU」は「Central Processing Unit」の略である。「MPU」は「Micro Processing Unit」の略である。
冷却構造130は、ヒートシンク140及び送風部150を具備している。このヒートシンク140は、平板状のベース部を具備する。また、ヒートシンク140は、ベース部の一方の面に立設された複数のフィンを具備している。複数のフィンの少なくとも一部は、風を受け入れる位置に少なくとも隣接するフィンに風を導く導風領域147を有する。
ここで、図11を用いて、本実施形態に関連するヒートシンク940、冷却構造930及び電子装置900を例示したように、ヒートシンク940を送風部950に近接させると、ヒートシンク940の風上側のフィンに風が遮られてしまい、風下側のフィンに風を送ることができない。これにより、関連する技術では、ヒートシンク940の放熱性能にバラつきを生じさせてしまう。
これに対し、本実施形態において、ヒートシンク140は、上述したように、複数のフィンの少なくとも一部の風を受け入れる位置に、少なくとも隣接するフィンに風を導く導風領域147を有している。このため、ヒートシンク140は、このヒートシンク140を送風部150の送風口151に近づけても、送風部150の送風口151から送風される風をヒートシンク140の幅方向に送る空間を確保することが可能となる。
よって、本実施形態のヒートシンク140によれば、このヒートシンク140を送風部150に近づけても、ヒートシンク140の各フィンの温度差を軽減させることができる。
同様に、本実施形態の冷却構造130によれば、ヒートシンク140を送風部150の送風口151に近づけても、ヒートシンク140を通過させる風量の偏りを軽減することができる。同様に、本実施形態の電子装置100によれば、ヒートシンク140を送風部150に近づけても、ヒートシンク140を通過させる風量の偏りを軽減することができる。
(第2の実施形態)
図5乃至図8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。図5乃至図7は、本実施形態(第2の実施形態)に係るヒートシンク240、冷却構造230及び電子装置(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。図8は、図7におけるB方向から目視した状態を示す側方面図である。なお、図7に示す太矢印は、送風部250から送風される風の流れを示す矢印である。
図5乃至図8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。図5乃至図7は、本実施形態(第2の実施形態)に係るヒートシンク240、冷却構造230及び電子装置(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。図8は、図7におけるB方向から目視した状態を示す側方面図である。なお、図7に示す太矢印は、送風部250から送風される風の流れを示す矢印である。
電子装置200は、基板210、発熱体220、冷却構造230及び筐体260を具備している。この基板210は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、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ている。そして、板状をなして形成された基板210の面上には、発熱体220が配設される。
この発熱体220は、周知の技術であるため、簡易的な説明に留め、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。発熱体220は、作動時に熱を発する。発熱体220により発生する熱を放熱するために、発熱体220には、冷却構造230のヒートシンク240が載置される。
冷却構造230は、ヒートシンク240及び送風部250を具備している。このヒートシンク240は、平板状をなすベース部の一方の面に複数のフィンを所定の間隔で立設させてなり、送風部から送風される風を、これら複数のフィンの間に通風させ、発熱体220から発生した熱を放熱している。このヒートシンク240は、熱伝導性の良い、アルミニウム、鉄、又は銅等の金属を用いて形成される。
このヒートシンク240の一例を示すと、ヒートシンク240は、プレートフィンタイプであり、ベース部と複数のプレートフィンとからなり、ベース部に複数のプレートフィンを立設させてなる。このプレートフィンタイプのヒートシンク240は、これら複数のプレートフィンを送風部250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250によりヒートシンク240に風を送ると、各プレートフィンの間を風が通過し、ヒートシンク240の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240は、発熱体220により発生する熱の放熱効果を高めている。なお、本実施形態のヒートシンク240は、上述したように、プレートフィンタイプであるが、これに限定されず、例えば、ピンフィンタイプ等であっても良い。
本実施形態において、ヒートシンク240の複数のフィンの夫々は、フィンの平面形状245に含まれず、この平面形状245を含む最小面積の矩形246に含まれる領域247を有し、これら各フィンに対する所定の平面248への正射影249が共通部分を有する。なお、このヒートシンク240については、後述する。
送風部250は、周知の技術であるため、簡略的な説明に留め、具体的な説明を省略するが、例えば、軸流ファン、ブロアファン等である。送風部250は、ヒートシンク240のフィンの延在方向に向かって風を送風可能な位置に配設される。これら冷却構造230を構成するヒートシンク240及び送風部250の外周には、送風部250からヒートシンク240に送風される風の風漏れを抑制するために、筐体260が配設される。
筐体260は、内部に空間を有するトンネル型をなして形成される。そして、筐体260は、ヒートシンク240及び送風部250を覆って配設される。これにより、筐体260は、上述したように、送風部250により送風される風の風漏れを抑制している。本実施形態において、筐体260の内面には、整流板261が配設されている。この整流板261については、ヒートシンク240の画成部244とあわせて後述する。
本実施形態において、冷却構造230は、送風部250にヒートシンク240を近接させている。このように、冷却構造230は、送風部250にヒートシンク240を近接させることで、この送風部250に近い位置に位置する第1の発熱体220a又は第2の発熱体220bから発生する熱を放熱することが可能となる。
ここで、図11を用いて、本実施形態に関連するヒートシンク940、冷却構造930及び電子装置900を例示したように、ヒートシンク940を送風部950に近接させると、ヒートシンク940の各フィンにまんべんなく風を送ることができない。このため、関連する技術では、ヒートシンク940の放熱性能にバラつきを生じさせてしまう。
これに対し、本実施形態の冷却構造230は、送風部250にヒートシンク240を近づけてもヒートシンク240の各フィンに風を送ることが可能な構成となっている。詳述すると、ヒートシンク240の各フィンの平面形状245に含まれず、この平面形状245を含む最小面積の矩形246に含まれる領域247の所定の平面248への正射影249が共通部分を有している。このように、各フィンが領域247を有することで、ヒートシンク240と送風部250との間には、送風部250から送風される風をヒートシンク240の幅方向に向かって通風させる通風領域が画成される。これにより、送風部250から送風される風は、通風領域を通って、ヒートシンク240の各フィンに送られることとなる。
なお、本実施形態において、上述の領域247を画成するために、ヒートシンク240の各フィンの隅を斜めに切り欠いてなる。これにより、ヒートシンク240の送風部250との対向面には、傾斜面244が形成される。なお、本実施形態では、傾斜面244としているが、ヒートシンク240と送風部250との間に導風領域を画成するものであれば、これに限定されず、例えば、フィンの隅を弧状に切り欠いて形成しても良い。また、この領域は、ベース部を残し、フィンを全て切り欠いても良い。また、フィンの一部を凹状に切り欠いても良い。また、フィンの一部に風孔を設けても良い。また、フィンの高さを送風部250に近い位置から遠い位置に向かって徐々に高くしても良い。
また、本実施形態の冷却構造230は、より確実にヒートシンク240の幅方向における全幅に風を送るために、上述の導風領域に、複数の整流板261を有している。詳述すると、これら複数の整流板261は、筐体260の内面に取り付けられ、この内面から垂直に延設されている。また、これら複数の整流板261は、送風部250の送風口251からヒートシンク240に向かって放射状に延設されている。以下、図7の下方側から上方側に向かって順に、第1の整流板261a、第2の整流板261b、第3の整流板261c、第4の整流板261d、第5の整流板261e、とする。
送風部250の送風口251の口面と第1の整流板261aから第5の整流板261eの各々とのなす角がこの順に小さくなるように、各整流板が配設されている。このため、これら整流板261により区画される領域の空間が、第5の整流板261e側に向かって大きくなる。これにより、整流板261により区画される領域において、送風部250から送風される風を取り込める風量が、第5の整流板261e側に向かって多くなる。このように、取り込める風量を調整することで、送風口251に近い位置と遠い位置とにおける送風部250から送風される風のバランス調整を図っている。送風部250から送風される風をヒートシンク240の幅方向における全幅に向けて送ることが可能となる。整流板261により、送風部250から送風される風をヒートシンク240の全体にバランス良く供給することが可能となる。
また、これら複数の整流板261は、第1の整流板261aから第5の整流板261eに向かって面積を大となるよう、形成される。このように、第1の整流板261aから第5の整流板261eに向かって面積を大きくしているため、これら複数の整流板261により区画された導風領域は、送風口251に近い位置から遠い位置に向かって大きくなる。このため、整流板261により区画される領域において、送風部250から送風される風を取り込める風量が、第5の整流板261e側に向かって多くなる。これにより、送風口251に近い位置と遠い位置とにおける送風部250から送風される風のバランス調整を図っている。
また、これら複数の整流板261の送風口251における間隔は、ヒートシンク240の幅方向における整流板261aから整流板261eに向かって大となる。このように、送風口251における間隔を複数の整流板261で異ならせることで、これら複数の整流板261により区画された送風口251の面積を異ならせている。このため、送風口251を通過する風の流速をヒートシンク240の幅方向における近い位置から遠い位置に向かって速くすることが可能となる。これにより、送風口251に近い位置と遠い位置とにおける送風部250から送風される風のバランス調整を図っている。
以上のように、本実施形態のヒートシンク240によれば、送風部250に本体を近づけても、この送風部250から送風される風を本体の全体にわたって流通させることが可能となり、送風部250から送風される風の偏りを抑制することができる。
同様に、本実施形態の冷却構造230は、ヒートシンク240を送風部250に近づけても、この送風部250から送風される風をヒートシンク240の全体にわたって流通させることが可能となる。よって、冷却構造230によれば、送風部250から送風される風の偏りを抑制することができる。
同様に、本実施形態の電子装置200は、送風部250にヒートシンク240を近づけても、この送風部250から送風される風をヒートシンク240の全体にわたって流通させることが可能となる。よって、電子装置200によれば、送風部250から送風させる風の偏り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、「Peripheral Component Interconnect Express」の略である。
(第3の実施形態)
図9及び図10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9及び図10は、本実施形態(第3の実施形態)に係るヒートシンク340、冷却構造330及び電子装置300の構成を示す斜視図及び分解斜視図である。
図9及び図10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9及び図10は、本実施形態(第3の実施形態)に係るヒートシンク340、冷却構造330及び電子装置300の構成を示す斜視図及び分解斜視図である。
なお、本実施形態のヒートシンク340は、上述の第2の実施形態のヒートシンク240に対し、ヒートシンク340が第1のヒートシンク341、第2のヒートシンク342及び第3のヒートシンク343から構成されている点が異なり、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、ヒートシンク340は、第1のヒートシンク341、第2のヒートシンク342及び第3のヒートシンク343を具備している。このように、本実施形態のヒートシンク340は、これら第1のヒートシンク341、第2のヒートシンク342及び第3のヒートシンク343を互いに独立させている。このため、ヒートシンク340は、互いに発熱体220から伝わった熱を他のヒートシンク340に伝え難くしているため、互いの放熱性能を高めている。
100 電子装置
120 発熱体
130 冷却構造
140 ヒートシンク
147 導風領域
150 送風部
120 発熱体
130 冷却構造
140 ヒートシンク
147 導風領域
150 送風部
Claims (9)
- 平板状のベース部と、前記ベース部の一方の面に立設された複数のフィンと、を具備したヒートシンクと、
前記ヒートシンクに風を送る送風部と、を有し、
前記複数のフィンは切り欠け部を具備し、前記送風部からの風を導く整流板を前記切り欠け部によって形成された領域に配設すること、
を特徴とする冷却構造。 - 前記切り欠け部は、フィンの隅を斜めに切り欠いてなる、
ことを特徴とする請求項1記載の冷却構造。 - 前記切り欠け部は、フィンの隅を弧状に切り欠いてなる、
ことを特徴とする請求項1記載の冷却構造。 - 前記整流板は、
前記ヒートシンクに向かって前記送風部からの風を導く、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の冷却構造。 - 前記整流板を複数有し、前記複数の整流板は、前記送風部と対向している前記ヒートシンクの一面のうち、前記ヒートシンク及び前記送風部の口面が対向する領域側から対向しない領域側へ、前記口面に沿って向かうにつれて、前記口面に対する角度が小さくなるように配置される、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の冷却構造。 - 前記整流板を複数有し、前記複数の整流板の面積は、
前記送風部と対向している前記ヒートシンクの一面のうち、前記ヒートシンク及び前記送風部の口面が対向する領域側から対向しない領域側へ、前記口面に沿って向かうにつれて大となる、
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の冷却構造。 - 前記ヒートシンクを覆って配置され、前記送風部からの風を取り込む筐体を有し、前記
整流板は、前記筐体に取り付けられる、
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載の冷却構造。 - 前記複数の整流板は、前記送風部の送風口から前記ヒートシンクに向かって延設され
前記複数の整流板の間隔は、前記送風部と対向している前記ヒートシンクの一面のうち、前記ヒートシンク及び前記送風部の口面が対向する領域側から対向しない領域側へ、前記口面に沿って向かうにつれて大となる、
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の冷却構造。 - 請求項1乃至8の何れか一項に記載の冷却構造と、
前記冷却構造に熱を伝える発熱体と、を具備する、
ことを特徴とする装置。
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