(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、
前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第１の流路及び第２の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、
前記第１の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、
前記第２の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、
前記空気の流路の風上側に位置する第１の放熱部材は、前記第１の流路内に配置され、
前記空気の流路の風下側に位置する第２の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第１の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第２の流路に露出するように、前記第１の流路及び前記第２の流路に跨って配置されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記仕切部材は、前記空気の流路の風下側に挿通部を有し、前記第２の放熱部材の突出部は前記挿通部を挿通することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記仕切部材は、空気の流路の風下側に前記第１の流路側に凹む段差部を有し、
前記第２の放熱部材は、前記突出部の少なくとも半分以上が前記段差部を介して前記第２の流路に露出することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
前記仕切部材は、前記段差部に挿通部を有し、前記第２の放熱部材の突出部は前記挿通部を挿通することを特徴とする請求項３記載の冷却装置。
【請求項５】
発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、
前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第１の流路及び第２の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、
前記第１の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、
前記第２の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、
前記空気の流路の風上側に位置する第１の放熱部材及び前記空気の流路の風下側に位置する第２の放熱部材を前記第１の流路内に配置すると共に、前記第２の放熱部材の突出部と前記仕切部材との間に、前記突出部及び前記仕切部材に当接する伝熱板を介在させることを特徴とする冷却装置。
【請求項６】
前記仕切部材は、電子部品が搭載される基板であることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信装置などの内部に設けられる発熱電子部品を冷却する冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信装置の通信速度の高速化および回路の集積化の結果、通信装置を構成する発熱素子は小型化、高発熱化の傾向にある。しかし、発熱素子自身が動作するために発する熱は通信装置の故障や誤動作の原因となるため、通信装置の性能を満足させるためには放熱器等の冷却機構が必要である。通信装置内の冷却機構としては、発熱素子が取り付けられている基板または金属板を経由する熱伝導により冷却するものと、発熱素子が接している空気を経由する熱伝達により冷却するものが挙げられる。一般的な冷却機構は熱伝達によるものであり、発熱素子自体から発生する熱は、空気への熱伝達量を大きくするために、発熱素子に放熱器（放熱フィン）付加して、空気との接触面積を大きくしている。そのため、発熱素子の発熱量が大きくなるに従って、大きな放熱器が必要となり通信装置の小型化の妨げとなっていた。
【０００３】
また、通信装置内の空気の流れを風上、風下とすると、空気の流れる方向に沿って発熱素子を配置した場合、風上から風下に空気が流れるにつれて、その空気の雰囲気温度は高くなる傾向にあり、風上側と風下側に同じような発熱量の発熱素子を配置すると、風下側の発熱素子の方が空気の雰囲気温度と許容温度の温度差が小さくなるという問題があった。この対策として特許文献１では、風下側における発熱素子から空気層への熱抵抗が、風上側における発熱素子から空気層への熱抵抗よりも低いベースプレートおよびフィンを設け、風下側における発熱素子から空気層への熱抵抗が、風上側における発熱素子から空気層への熱抵抗よりも低くなるように構成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８８３２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の放熱器は以上のように構成されているので、風上側の発熱素子に取り付ける放熱器を小さく構成し、風下側の発熱素子に取り付ける放熱器を大きく構成するなど、風上側または風下側で放熱器の形状や材質を変更する必要があり、放熱器の形状または材質が複雑化する、さらに当該放熱器を実装する装置が大型化するという課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、風上側または風下側で放熱器の形状または材質を変更することなく、風下側に位置する放熱素子の熱を効率よく放熱することができる冷却装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る冷却装置は、発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第１の流路及び第２の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、前記第１の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、前記第２の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、前記空気の流路の風上側に位置する第１の放熱部材は、前記第１の流路内に配置され、前記空気の流路の風下側に位置する第２の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第１の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第２の流路に露出するように、前記第１の流路及び前記第２の流路に跨って配置されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、発熱素子に当接して前記発熱素子の熱を伝導する基材及び前記基材に伝導された前記熱を放熱する突出部で構成される少なくとも二つの放熱部材と、前記放熱部材を格納する筐体内に積層構造の空気の流路である第１の流路及び第２の流路を形成する板状の仕切部材とを備え、前記第１の流路は、前記仕切部材の一方の面側に形成され、前記第２の流路は、前記仕切部材の他方の面側に形成され、前記空気の流路の風上側に位置する第１の放熱部材は、前記第１の流路内に配置され、前記空気の流路の風下側に位置する第２の放熱部材は、前記基材の少なくとも一部が前記第１の流路内に位置し前記突出部の少なくとも一部が前記第２の流路に露出するように、前記第１の流路及び前記第２の流路に跨って配置されるように構成したので、風上側の放熱部材により雰囲気温度が上昇していない第２の流路内において、風下側の放熱部材が放熱することが可能となり放熱効率を向上させることができ、風下側の放熱部材の小型化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下では、通信装置内にこの発明に係る冷却装置を配設するものとして説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る冷却装置を有する通信装置の構成を示す斜視図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ線断面図である。また、図３は図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図４は図２におけるＣ−Ｃ線断面図である。
六面体の箱形状を有する通信装置などで構成される筐体１は、通気孔２が設けられた側面から冷却用空気Ｘを吸気し、ファン３が設けられた側面から空気Ｘを排気する。筐体１内部には、高密度および高発熱の発熱素子が複数設けられ、この実施の形態１では空気Ｘの流れの上流に位置する風上側発熱素子４と、空気Ｘの流れの下流に位置する風下側発熱素子５とが設けられている。
【００１０】
風上側発熱素子４および風下側発熱素子５の上部には、各発熱素子４および５で発生する熱を放熱するための風上側放熱器（第１の放熱部材）６および風下側放熱器（第２の放熱部材）７が設けられている。また、筐体１内には、空気Ｘの流れを下層部（第１の流路）１１と上層部（第２の流路）１２とに分ける下層基板８と上層基板（基板）９が配置されている。図２に示すように風上側発熱素子４、風上側放熱器６および風下側発熱素子５は下層基板８上に配置され、風下側放熱器７の上端部は上層基板９を貫通して上層部１２に露出するように構成されている。
【００１１】
図４に示すように、上層基板９の風下側放熱器７に対応する位置に貫通孔９ａが形成され、この貫通孔９ａに後述する風下側放熱器７のフィン７ｂが貫通するように挿入する。また、下層基板８および上層基板９には通信装置などを構成する複数の構成部品１０が実装されているが、発熱量の大きい構成部品１０は下層基板８に実装するなどし、下層部１１を流れる空気と比較して、上層部１２を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品１０を配置する。
【００１２】
次に、風上側放熱器６および風下側放熱器７の詳細について説明する。図５は、この発明の実施の形態１に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。風上側発熱素子４および風下側発熱素子５の上部には、それぞれ風上側放熱器６と風下側放熱器７が設けられている。風上側放熱器６および風下側放熱器７は、各発熱素子４，５に当接して熱を伝導する基材６ａ，７ａと、当該基材６ａ，７ａに対して突出するように形成され各基材６ａ，７ａに伝導された熱を放熱する複数のフィン６ｂ，７ｂで構成されている。各フィン６ｂ，７ｂは互いに略並行に等間隔に並列している。
【００１３】
風上側発熱素子４において発生した熱Ｙは、図５における矢印で示した経路を通り風上側放熱器６の基材６ａに伝導され、さらにフィン６ｂの表面から放熱Ｙ´として下層部１１を流れる空気に放熱される。一方、風下側発熱素子５において発生した熱Ｙは、図５における矢印で示した経路を通り風下側放熱器７の基材７ａに伝導され、さらにフィン７ｂの表面から放熱Ｙ´として下層部１１および上層部１２を流れる空気に放熱される。このように、風上側発熱素子４において発生した熱は下層部１１のみに放熱し、風下側発熱素子５において発生した熱は下層部１１および上層部１２の双方に放熱するように構成しているので、上側発熱素子４および風下側発熱素子５において発生した熱を共に下層部１１のみに放熱する場合と比較して放熱効率を向上させることができる。
【００１４】
以上のように、この実施の形態１によれば、風下側発熱素子において発生した熱を下層部のみではなく上層部を流れる空気にも放熱するように構成したので、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。
【００１５】
さらに、この実施の形態１によれば、上層部を流れる空気の温度上昇を抑制するように各構成部品を配置するように構成しているので、風下側放熱器の放熱効率をより向上させることができる。
【００１６】
なお、上述した実施の形態１では、上層基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に複数のフィン全体を一括して挿入する構成を示したが、貫通孔は複数の各フィンに対応するように複数設けるように構成してもよい。複数の貫通孔に各フィンを挿入することにより上層部と下層部の空気の行き来をより抑制することができる。
【００１７】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。また、図７は図６におけるＤ−Ｄ線断面図であり、図８は図６におけるＥ−Ｅ線断面図である。この冷却装置は、図２から図４において示した実施の形態１に係る冷却装置における平面形状の上層基板９を、下層基板８側に凹む段差部を設けた上層基板１３に置き換えて構成している。以下では、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００１８】
平面で構成される下層基板８には、空気Ｘの流れの風上に位置する風上側発熱素子４と、空気Ｘの流れの風下に位置する風下側発熱素子５が配置されている。風上側発熱素子４の上部に設けられる風上側放熱器６は、基材６ａおよびフィン６ｂが上層基板９の下方に位置しており、フィン６ｂから放熱される熱は下層部１１を流れる空気に放熱される。一方、上層基板１３は風下側発熱素子５付近で下側基板８側に凹む段差部１３ａが形成され、この段差部１３ａにはフィン７ｂか挿入可能な貫通孔１３ｂが設けられている。風下側放熱器７の基材７ａは上層基板９ａの下方に位置するように配置されるが、フィン７ｂは大部分が貫通孔１３ｂを貫通して上層部１２に露出する。
【００１９】
このように、風上側発熱素子４において発生した熱は風上側放熱器６のフィン６ａを経由して下層部１１に放熱する経路を形成し、風下側発熱素子５において発生した熱は風下側放熱器７のフィン７ａを経由して主に上層部１２に放熱する経路を形成する。また、実施の形態１と同様に、発熱量の大きい構成部品１０は下層基板８に実装し、下層部１１を流れる空気と比較して、上層部１２を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品１０を配置するので、風下側放熱器７の放熱効率を向上させることができる。
【００２０】
以上のように、この実施の形態２によれば、上層基板の一部を下層基板側に凹ませて段差部を形成し、当該段差部に風下側放熱器のフィンを貫通させ、フィンの大部分が上層部側に露出するように構成したので、風下側発熱素子において発生した熱を、下層部よりも雰囲気温度がより低い上層部に放熱することができ、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。
【００２１】
なお、上述した実施の形態２では、上層基板に貫通孔を形成し、この貫通孔に複数のフィン全体を一括して挿入する構成を示したが、貫通孔は複数の各フィンに対応するように複数設けるように構成してもよい。複数の貫通孔に各フィンを挿入することにより上層部と下層部の空気の行き来をより抑制することができる。
【００２２】
実施の形態３． 
図９は、この発明の実施の形態３に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。また、図１０は図９におけるＦ−Ｆ線断面図であり、図１１は図９におけるＧ−Ｇ線断面図である。この発明の実施の形態３に係る冷却装置は、風下側放熱器７のフィン７ｂと上層基板９との間にフィン７ｂの上面と上層基板９の下面に当接する伝熱板を介在させるように構成したものである。以下では、実施の形態１で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略または簡略化する。
【００２３】
風上側放熱器６のフィン６ｂと風下側放熱器７のフィン７ｂの高さは略同一とし、風上側放熱器６と風下側放熱器７は共に下層部１１に位置し、上層部１２側には露出しない。フィン７ｂと上層基板９との間に熱伝導性材料で構成される伝熱板１４を配設し、この伝熱板１４がフィン７ｂの上面と上層基板９の下面の双方に当接している。この伝熱板１４を構成する熱伝導性材料としては、例えば熱伝導性のシリコンゴムやコンパウンドなど加圧することにより間隙を埋めることができる柔軟な材料を用いることにより各部材が良好に当接する。
【００２４】
次に、風下側放熱器７および伝熱板１４の詳細について説明する。図１２は、この発明の実施の形態３に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。風下側発熱素子５の上部に設けられた風下側放熱器７のフィン７ｂの上面は伝熱板１４に当接している。また、この伝熱板１４は上層基板９の下面に当接している。風下側発熱素子５において発生した熱Ｙは、図１２において示した矢印の経路を通り風下側放熱器の基材７ａに伝導され、熱Ｙの一部はフィン７ｂの表面から放熱Ｙ´として下層部１１を流れる空気に放熱される。
【００２５】
一方、フィン７ｂから伝熱板１４に伝導された熱Ｚは、図１２において示した矢印の経路を通り上層基板９に伝導され、上層基板９の表面から放熱Ｚ´として上層部１２を流れる空気に放熱される。このように、上層基板９の表面から放熱させることにより、上層部１２を流れる空気と接する表面積を大きくすることができる。また、実施の形態１と同様に、発熱量の大きい構成部品１０は下層基板８に実装し、下層部１１を流れる空気と比較して、上層部１２を流れる空気の温度上昇を抑制することができるように各構成部品１０を配置するので、風下側放熱器７の放熱効率をさらに向上させることができる。
【００２６】
以上のように、実施の形態３によれば、風下側放熱器のフィンの上面および上層板の下面にそれぞれ当接するように伝熱板を配設し、風下側発熱素子で発生した熱を当該伝熱板を介して上層板に伝熱して放熱させるように構成したので、上層板から放熱される熱と空気との接触面積を大きくすることができ、風下側放熱器の放熱効率を向上させることができる。さらに、放熱効率を向上させることにより、風下側に設ける放熱器の小型化を実現することができ、当該冷却装置を実装する装置を小型化することができる。
【００２７】
なお、上述した実施の形態１から実施の形態３では、空気の流路を下層および上層の２層に分ける構成、および発熱素子を２つ配置する構成を例に示したが、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る冷却装置を有する通信装置の構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。
【図７】図６におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図８】図６におけるＥ−Ｅ線断面図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る冷却装置を有する通信装置の断面図である。
【図１０】図１におけるＦ−Ｆ線断面図である。
【図１１】図１におけるＧ−Ｇ線断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る冷却装置の構成を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  筐体、２  通気孔、３  ファン、４  風上側発熱素子、５  風下側発熱素子、６  風上側放熱器、６ａ，７ａ  基材、６ｂ，７ｂ  フィン、７  風下側放熱器、８，８ａ  下層基板、９，１３  上層基板、９ａ，１３ｂ  孔部、１０  構成部品、１１  下層部、１２  上層部、１３ａ  段差部、１４  熱伝導板、Ｘ  空気、Ｙ，Ｚ  熱、Ｙ´，Ｚ´  放熱。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004841575.tif 000008
【図８】
0004841575.tif 000009
【図９】
0004841575.tif 000010
【図１０】
0004841575.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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