| 【発明の名称】 |
電子機器用放熱器 |
| 【発明者】 |
【氏名】小村 啓一
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| 【要約】 |
【課題】放熱器本体の下流側の温度が上流側より高くなって、下流側に取り付けられた発熱素子が熱ストレスで性能や寿命が早期に低下する。
【解決手段】上流側と下流側が開口された半密閉構造の第１放熱器本体２の下流側端部に、上流側と下流側が開口された半密閉構造の第２放熱器本体３の上流側が位置するように設け、かつ上記第１放熱器本体２の上流側開口部に、第１、第２放熱器本体２，３内に冷媒を流通させて、第１、第２放熱器本体２，３を内側から冷却する第１強制冷却手段５を設けると共に、上記第２放熱器本体３の近傍には、第２放熱器本体３の外側を冷却する第２強制冷却手段６を設けたものである。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 上流側と下流側が開口された半密閉構造の第１放熱器本体の下流側端部に、上流側と下流側が開口された半密閉構造の第２放熱器本体の上流側が位置するように設け、かつ上記第１放熱器本体の上流側開口部に、第１、第２放熱器本体内に冷媒を流通させて、第１、第２放熱器本体を内側から冷却する第１強制冷却手段を設けると共に、上記第２放熱器本体の近傍には、第２放熱器本体の外側を冷却する第２強制冷却手段を設けたことを特徴とする電子機器用放熱器。
【請求項２】 第１放熱器本体と第２放熱器本体の間を結合器を介して接続してなる請求項１記載の電子機器用放熱器。
【請求項３】 第１放熱器本体の下流側に、第２放熱器本体を一体に設けてなる請求項１記載の電子機器用放熱器。
【請求項４】 第１放熱器本体と第２放熱器本体の両側壁内に、冷媒を封入したヒートパイプを貫通させて設けてなる請求項１記載の電子機器用放熱器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はＩＣやＬＳＩなどのように使用時発熱する素子（以下発熱素子という）を使用した電子機器の放熱器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、発熱素子を使用した電子交換装置や、地上基地局装置などの電子機器においては、処理能力の高度化、制御機能の複雑化、高精度化等の要求とともに、少ないスペースにも容易に設置できるように省スペース化が要求されている。
【０００３】このため電子機器内の発熱密度、すなわち単位面積当り、もしくは単位体積当りの発熱量が高くなって、性能の低下を招く虞があることから、冷却能力の高い電子機器用放熱器が要望されており、従来から種々の電子機器用放熱器が提案され、実用化されている（例えば実開昭５８−７８５９２号公報など）。
【０００４】図５は従来の電子機器用放熱器の一例を示すもので、放熱器本体ａの外側面に複数の発熱素子ｂがビスｃにより取付けられていて、これら発熱素子ｂより発生された熱は放熱器本体ａにより放熱される。
【０００５】放熱器本体ａは、両端が開口した半密閉構造の箱形に形成されていて、内部には、上下方向に間隔を存して複数の放熱フィンｄが空気の流通方向と平行するように配置されている。
【０００６】また放熱器本体ａの上流側の開口部には、強制冷却ファンｅが取付けられていて、これら強制冷却ファンｅと上記放熱器本体ａにより放熱ユニットｆが構成されていると共に、この放熱ユニットｆは電子機器の筐体ｇ内に固定されている。
【０００７】上記構成された従来の電子機器用放熱器では、電子機器の使用時発熱素子ｂより発生される熱により、放熱器本体ａの表面温度は、初期値Ｔより上昇して放熱器本体ａの全体に熱量ΔＱ１を与える。
【０００８】また強制冷却ファンｅの動作により、強制冷却ファンｅより送られる冷却空気が放熱器本体ａ内を通過する際に、放熱フィンｄなどにより熱量ΔＱ２が熱交換され、熱交換により暖められた空気は、下流側の開口より放熱器本体ａ外へ排出される。
【０００９】そして発熱素子ｂより発生される熱量ΔＱ１と、放熱器本体ａより放熱される熱量ΔＱ２が等しいときには、放熱器本体ａの表面温度の上昇は止まり、放熱器本体ａ及び発熱素子ｂはＴ＋ΔＴａ、Ｔ＋ΔＴｂ…Ｔ＋ΔＴｎで平衡する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の電子機器用放熱器では、発熱素子ｂの発熱量ΔＱ２が放熱ユニットｆの放熱量ΔＱ１より大きくなると、発熱素子ｂの表面温度がＴ＋ΔＴｎよりさらにＴ＋ΔＴａ１、Ｔ＋ΔＴｂ１…Ｔ＋ΔＴｎ１へと上昇し、その結果発熱素子ｂが加熱して、性能が低下したり、寿命が短くなるばかりか、最悪の場合、破壊されるなどの不具合がある。
【００１１】なお上記各温度の関係式を次の数式に示す。
【００１２】
【数１】また上記従来の放熱器本体ａでは、出口側に行くほど冷却空気が暖められて冷却能力が低下するため、実際には次の数式２に示すようになる。
【００１３】
【数２】上記数式２で明らかなように、各発熱素子ｂの発熱量が等しい場合、下流側の開口部に近い場所に取付けられた発熱素子ｂがもっとも大きな熱ストレスを受ける。
【００１４】この発明は上記従来の不具合を改善するためになされたもので、冷却能力の高い電子機器用放熱器を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達成するため、発熱素子が取付けられた第１放熱器本体の下流側に、第２放熱器本体を設けて、第１放熱器本体の下流側の熱を第２放熱器本体へ伝播させて、第２放熱器本体で放熱するようにしたことから、第１放熱器本体の下流に取付けられた発熱素子の熱ストレスが高くなって、発熱素子の性能や寿命が低下したり、破壊されるのを未然に防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明の請求項１に記載の発明は、上流側と下流側が開口された半密閉構造の第１放熱器本体の下流側端部に、上流側と下流側が開口された半密閉構造の第２放熱器本体の上流側が位置するように設け、かつ上記第１放熱器本体の上流側開口部に、第１、第２放熱器本体内に冷媒を流通させて、第１、第２放熱器本体を内側から冷却する第１強制冷却手段を設けると共に、上記第２放熱器本体の近傍には、第２放熱器本体の外側を冷却する第２強制冷却手段を設けたものである。
【００１７】上記構成により、第１放熱器本体の下流側の熱が第２放熱器本体側へ伝播して、第２放熱器本体により冷却されるため、第１放熱器本体の下流側に取付けられた発熱素子の熱ストレスが高くなって、性能や寿命が低下したり、破壊されるのを未然に防止することができる。
【００１８】また第１強制冷却手段で第１、第２放熱器本体の内側を、そして第２強制冷却手段で第２放熱器本体の外側を冷却するため、内外を流通する冷媒が互いに混り合うことがないので、冷却能力が向上する。
【００１９】この発明の請求項２に記載の発明は、第１放熱器本体と第２放熱器本体の間を連結器を介して接続したものである。
【００２０】上記構成により、第１放熱器本体と第２放熱器本体を別個に製作し、かつ必要に応じてこれらを接続して使用できるため、汎用性が向上する。
【００２１】この発明の請求項３に記載の発明は、第１放熱器本体の下流側に、第２放熱器本体を一体に設けたものである。
【００２２】上記構成により、第１、第２放熱器本体の構造が単純化されるため、製作が容易となる。
【００２３】この発明の請求項４に記載の発明は、第１放熱器本体と第２放熱器本体の両側壁内に、冷媒を封入したヒートパイプを貫通させて設けたものである。
【００２４】上記構成により、第１放熱器本体側の熱がヒートパイプを介して効率よく第２放熱器本体へ伝播されるため、冷却性能がさらに向上する。
【００２５】以下この発明の実施の形態を図１ないし図４に示す図面を参照して詳述する。
【００２６】（実施の形態１）図１はこの発明の実施の形態１を示すもので、１は放熱ユニットを示す。
【００２７】上記放熱ユニット１は第１放熱器本体２と、第２放熱器本体３と、これら放熱器本体２、３間を結合する結合器４と、冷却ファンよりなる第１強制冷却手段５及び第２強制冷却手段６より構成されている。
【００２８】上記第１放熱器本体２は従来と同様に両端が開口した半密閉構造の箱形に形成されていて、内部には、上下方向に間隔を存して複数の冷却フィン２ａが空気の流通方向と平行するよう配置されており、外側面に複数の発熱素子７がビスなどの固着具８で取付けられている。
【００２９】上記第２放熱器本体３は、第１放熱器本体２の外形寸法とほぼ同じ形状の半密閉構造の箱形に形成されていて、内部に冷却フィンがない代りに、両外側面に複数の冷却フィン３ａが取付けられている。
【００３０】上記冷却フィン３ａは、第２放熱器本体３の下方に設置された第２強制冷却手段６より送風される冷却空気により効率よく放熱できるよう各放熱フィン３ａが縦方向に設置されている。
【００３１】また第１、第２放熱器本体２、３間を結合する結合器４は、両端面が開口する半密閉構造の箱形に形成されていて、両端部に設けられた結合部４ａ、４ｂをビスなどの固着具９により第１放熱器本体２の下流側の開口部と、第２放熱器本体３の上流側の開口部にそれぞれ固着することにより、第１放熱器本体２と第２放熱器本体３を一直線状に結合できるようになっている。
【００３２】そして第１放熱器本体２の上流側開口部に１基または複数基の第１強制冷却手段５がビスなどの固着具１０により取付けられている。
【００３３】そして上記構成された放熱ユニット１は、電子機器の筐体１２内に固定されている。
【００３４】次に上記構成された電子機器用放熱器の作用を説明すると、電子機器の使用時発熱素子より発生される熱により、第１放熱器本体２の表面温度は、初期値Ｔより上昇して第１放熱器本体２の全体に熱量ΔＱ１１を与える。
【００３５】また第１強制冷却手段５の動作により、強制冷却手段５より送られる冷却空気が第１放熱器本体２内を通過する際に、放熱フィン２ａなどにより熱量ΔＱ１２が熱交換され、熱交換により暖められた空気は、結合器４内を通って第２放熱器本体３内に達する。
【００３６】そして第１放熱器本体２より結合器４を介して第２放熱器本体３へ伝播された熱量ΔＱ１１の一部ΔＱ１２は、第２強制冷却手段６により冷却される放熱フィン３ａにより冷却空気と熱交換されて放熱される。
【００３７】これによって発熱素子７の表面温度は、それぞれＴ＋ΔＴａ２、Ｔ＋ΔＴｂ２…Ｔ＋ΔＴｎ２となって、従来の電子機器用放熱器より十分低い温度で平衡すると共に、第１放熱器本体２の下流側に第２放熱器本体３を結合器４を介して結合したため、第１放熱器本体２の下流側の熱が結合器４を介して第２放熱器本体３へと伝播されて冷却されるようになり、これによって第１放熱器本体２の下流側の表面温度が従来のように高くなることがないので、第１放熱器本体２の下流側に取付けられた発熱素子７がもっとも大きな熱ストレスを受けることもなくなる。
【００３８】なお上記実施の形態１では、第１放熱器本体２を通過した冷却空気のほぼ全部を第２放熱器本体３へ送り込むようにしたが、冷却空気の一部を第２放熱器本体３へ送り込むようにしてもよい。
【００３９】（実施の形態２）図２に示す実施の形態では、第１放熱器本体２の下流側に第２放熱器本体３の上流側開口部が嵌合する嵌合部２ｂを形成して、第１放熱器本体２に直接第２放熱器本体３を結合することにより、結合器４を省略したもので、結合器４が不要となるため構成が簡単となる効果がある。
【００４０】（実施の形態３）図３に示す実施の形態では、第１放熱器本体２と第２放熱器本体３を一体化したもので、第１放熱器本体２と第２放熱器本体３を別体に製作する必要がないため、製作及び組立てが容易となる。
【００４１】（実施の形態４）図４に示す実施の形態では、第１放熱器本体２と第２放熱器本体３の両側壁内に、複数のヒートパイプ１３を貫通させて、これらヒートパイプ１３内に、減圧した状態で水やアンモニア等の冷媒を封入したもので、第１放熱器本体２の熱がヒートパイプ１３を介して第２放熱器本体３へ効率よく伝播されるため、冷却能力はさらに向上する。
【００４２】なお上記実施の形態２ないし４の何れも、実施の形態１と同様に第１強制冷却手段５及び第２強制冷却手段６を装備しているが、図面では省略してある。
【００４３】またこれらの作用は、実施の形態１と同様なのでその説明も省略する。
【００４４】さらに何れの実施の形態の場合も、第１、第２強制冷却手段５、６に冷却ファンを使用しているが、冷却水や冷却油等の冷媒をポンプなどで循環させて冷却するようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】この発明は以上詳述したように、発熱素子が取付けられた第１放熱器本体の下流側に第２放熱器本体を設け、かつ第１強制冷却手段により上記第１放熱器本体の上流側から第２放熱器本体の下流側へ空気などの冷媒を流通させて、第１、第２放熱器本体内を冷却すると共に、上記第２放熱器本体の外側を、第２強制冷却手段により冷却するようにしたことから、第１放熱器本体の下流側の熱が第２放熱器本体に伝播されて冷却されるため、第１放熱器本体の下流側の温度が大幅に上昇することがない。
【００４６】これによって第１放熱器本体の下流側に取付けられて発熱素子が過熱して、性能や寿命が低下したり、破壊されるなどの不具合を解消することができると共に、第１強制冷却手段で第１、第２放熱器本体の内側を、そして第２強制冷却手段で第２放熱器本体の外側を冷却するようにしたことから、冷媒が互いに混り合うことがなく、これによって冷却効率も大幅に向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）６月１９日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 輝夫
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１７３７０ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１月２２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−１７８９８９ |
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