(57)【要約】【課題】本発明は、放熱フィンに塵埃が付着し難い放熱装置と、放熱フィンに塵埃が付着し難い塵埃付着防止方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の放熱装置と電子機器は、複数の放熱板１２ａが所定の間隔で配列されて冷媒を流すためのパイプ１３に固定された放熱フィン１１と、放熱板１２ａ間に形成された間隙に空気を流して冷却するファンを備え、放熱動作時に空気の入口側となる間隙が出口側となる間隙より狭く形成されたことを主要な特徴とする。本発明の塵埃付着防止方法はこのような放熱フィン１１内の空気の流れを逆方向にして塵埃１４を剥落させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放熱板が所定の間隔で配列されて冷媒を流すパイプに固定された放熱フィンと、前記放熱板間に形成された間隙に空気を流して冷却するファンを備え、放熱動作時に空気の入口側に設けられた間隙が出口側の間隙より狭く形成されたことを特徴とする放熱装置。
【請求項２】
前記ファンが前記放熱動作時の出口側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の放熱装置。
【請求項３】
前記放熱動作後に、前記ファンが逆回転されて逆方向に空気が流されることを特徴とする請求項１または２に記載された放熱装置。
【請求項４】
前記放熱板の断面が楔状の形状を備え、放熱動作時に空気の入口側に設けられた間隙を出口側の間隙より狭く形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された放熱装置。
【請求項５】
前記放熱板が前記放熱動作時に前記入口側に設けられた間隙内に突出する屈曲部を有し、該屈曲部によって前記入口側に設けられた間隙を出口側の間隙より狭く形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された放熱装置。
【請求項６】
冷媒が循環するための閉循環路に、発熱電子部品から受熱する受熱部と、冷媒を循環するためのポンプと、請求項１〜５記載の放熱装置と、が設けられた電子機器であって、前記受熱部が前記発熱電子部品から熱を奪い、この熱を冷媒により移送し、前記放熱装置から放熱することを特徴とする電子機器。
【請求項７】
複数の放熱板を備えた放熱フィンの一方端側の間隙を他方端側の間隔より狭く形成し、放熱動作時には前記一方端側の間隙から前記他方端側へ流し、メンテナンス動作時には逆方向に空気を流すことを特徴とする放熱フィンに対する塵埃付着防止方法。
【請求項８】
前記放熱動時にファンを正回転させて前記放熱フィンを強制冷却し、前記メンテナンス動作時には前記ファンを逆回転させることを特徴とする請求項７記載の放熱フィンに対する塵埃付着防止方法。
【請求項９】
複数の放熱板が所定の間隔で配列されて空気流路を形成し冷媒を流すパイプに固定された放熱フィンと、前記放熱板間に形成された空気流路に空気を流して冷却するファンを備え、前記放熱フィンの空気流路の隙間は一端側が他端側より広いことを特徴とする放熱装置。
【請求項１０】
前記ファンが正・逆回転されることを特徴とする請求項９記載の放熱装置。
【請求項１１】
前記ファンを前記放熱フィンの空気流路の隙間の広い側に配設することを特徴とする請求項９記載の放熱装置。
【請求項１２】
複数の放熱板が所定の間隔で配列されて冷媒を流すパイプに固定された放熱フィンと、前記放熱板間に形成された隙間に空気を流して冷却するファンを備え、前記ファンを正・逆回転し前記放熱フィンに対し正・逆の二つの方向に空気を流すことを特徴とする放熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱フィンを備えた放熱装置と、これを内部の発熱電子部品を冷却する冷却装置に搭載した電子機器、及び放熱フィンに対する塵埃付着防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近のコンピュータにおける高速化の動きはきわめて急速であり、ＣＰＵのクロック周波数は以前と比較して格段に大きなものになってきている。この結果、ＣＰＵの発熱量が増し、従来のようにヒートシンクで空冷するだけでは能力不足で、高効率の冷却装置が不可欠になっている。そこでこのような冷却装置として、冷媒を循環させて冷却する冷却装置が提案された（特許文献１参照）。
【０００３】
以下、このような冷媒を循環させて冷却する従来の電子機器の冷却装置について説明する。なお、本明細書において電子機器というのは、ＣＰＵ等にプログラムをロードして処理を行う装置、中でもパソコンのようなコンピュータ装置を中核とするが、ほかにも通電により発熱する発熱電子部品を搭載した機器を含むものである。この従来の電子機器の冷却装置は、例えば図８に示すようなものが知られている。図８は従来の電子機器の冷却装置の構成図である。
【０００４】
図８において、１００は筐体であり、１０１は発熱電子部品、１０２は発熱電子部品１０１を実装した基板、１０３は発熱電子部品１０１と冷媒との間で熱交換を行ない、発熱電子部品１０１を冷却する受熱部、１０４は冷媒から熱を取り除く放熱装置、１０５は冷媒を循環させるポンプ、１０６はこれらを接続する配管、１０７は放熱装置１０４を空冷するファンである。
【０００５】
この従来の冷却装置の動作を説明すると、ポンプ１０５から吐出された冷媒は、配管１０６を通って受熱部１０３に送られる。ここで発熱電子部品１０１の熱を奪うことでその温度が上昇し、放熱装置１０４に送られる。この放熱装置１０４でファン１０７によって強制空冷されてその温度が降下し、再びポンプ１０５へ戻ってこれを繰り返す。このように、冷媒を循環させて発熱電子部品１０１から熱を奪って冷却するものであった。
【０００６】
そしてこの従来の冷却装置に搭載された放熱装置１０４の構成について説明すると、図９に示すように１１０が放熱フィン、１１１が冷媒液を流すパイプである。冷媒液の流路を伝熱性の高い金属管のパイプ１１１で構成し、このパイプ１１１の表面積を増大させるように、放熱フィン１１０を設けている。このためパイプ１１１を温度上昇した冷媒液が通過すると、保有している熱をパイプ１１１内表面から外表面に伝播し、外表面から放熱フィンに伝える。この放熱フィン１１０にファン１０７から空気を当ることによって、大気中に放熱するように構成されている。
【特許文献１】特開平７−１４２８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上説明したように、従来の冷却装置に搭載される放熱装置１０４は放熱フィン１１０を備えており、この放熱フィン１１０の間をファン１０７によって送られた空気が直接通過する。従って、大気中の塵や埃も同時に放熱フィン１１０の間を通過することになるが、塵や埃の大きさやその他の条件によって塵埃１１２が放熱フィン１１０の間を通過することができず、放熱フィンの入口や、放熱フィンの表面に付着することが発生する。この
放熱装置１０４の運転を続けると、図９に示すように塵や埃が放熱フィン１１０間に溜まって空気の通路を塞ぎ、この流路抵抗によって空気の流れが抑えられ、さらに塵埃１１２が付着し易い状態になってしまう。この結果、放熱フィンの間を空気が流れず、放熱性能が低下するようになった。
【０００８】
これらの対策として、放熱フィン１１０の入口側にフィルターを設けたり、塵埃１１２が捕まらないように放熱フィン１１０の隙間を広げたりする方法がとられる。しかし、この場合でもフィルターの定期的なメンテナンスが必要で、これを怠れば表面積の減少による放熱効果が低下してしまう。そして、放熱フィン１１０に溜まったごみを除かずにいると、時間の経過とともに放熱フィン１１０に固着してしまい、これを取り除くことが次第に困難になっていく。
【０００９】
そこで本発明は、放熱フィンに塵埃が付着し難い放熱装置と電子機器、放熱フィンに塵埃が付着し難い塵埃付着防止方法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】
【００１０】
本発明の放熱装置は、複数の放熱板が所定の間隔で配列されて冷媒を流すためのパイプに固定された放熱フィンと、放熱板間に形成された間隙に空気を流して冷却するファンを備え、放熱動作時に空気の入口側に設けられた間隙が出口側の間隙より狭く形成されたことを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、放熱フィンの内部に塵埃が付着しにくいだけでなく、付着した塵埃を容易に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の第１の形態は、複数の放熱板が所定の間隔で配列されて冷媒を流すためのパイプに固定された放熱フィンと、放熱板間に形成された間隙に空気を流して冷却するファンを備え、放熱動作時に空気の入口側に設けられた間隙が出口側の間隙より狭く形成された放熱装置であり、放熱動作時に大きな塵埃は放熱フィン内に侵入することができず、小さな塵埃が放熱フィン内に侵入しても内部に蓄積され難くなる。
【００１３】
本発明の第２の形態は、第１の形態に従属する形態であって、ファンが放熱動作時の出口側に設けられている放熱装置であり、入口側でなく出口側から吸引するため塵埃が入口側に溜まった塵埃を外部に排出することができる。
【００１４】
本発明の第３の形態は、第１または２の形態に従属する形態であって、放熱動作後に、ファンが逆回転されて逆方向に空気が流される放熱装置であり、逆回転することによりノズル状になった間隙から空気を噴出させ、入口側に付着している塵埃を剥落させることができる。
【００１５】
本発明の第４の形態は、第１〜３のいずれかの形態に従属する形態であって、放熱板の断面が楔状の形状を備え、放熱動作時に空気の入口側に設けられた間隙を出口側の間隙より狭く形成する放熱装置であり、放熱板の断面形状を楔形にすることだけで入口側を出口側より狭くできる。
【００１６】
本発明の第５の形態は、第１〜３のいずれかの形態に従属する形態であって、放熱板が放熱動作時に入口側に設けられた間隙内に突出する屈曲部を有し、該屈曲部によって入口側に設けられた間隙を出口側の間隙より狭く形成する放熱装置であり、屈曲部を設けるだけで入口側を出口側より狭くできる。
【００１７】
本発明の第６の形態は、冷媒が循環するための閉循環路に、発熱電子部品から受熱する受熱部と、冷媒を循環するためのポンプと、第１〜５のいずれかの形態の放熱装置と、が設けられた電子機器であって、受熱部が発熱電子部品から熱を奪い、この熱を冷媒により移送し、放熱装置から放熱する電子機器であり、電子機器の放熱装置、電子機器内部に塵埃を取り込む量を低減できる。
【００１８】
本発明の第７の形態は、複数の放熱板を備えた放熱フィンの一方端側の間隙を他方端側の間隔より狭く形成し、放熱動作時には一方端側の間隙から他方端側へ流し、メンテナンス動作時には逆方向に空気を流す塵埃付着防止方法であり、放熱動作時に大きな塵埃は放熱フィン内に侵入することができず、小さな塵埃が放熱フィン内に侵入しても内部に蓄積され難くなり、メンテナンス動作時には逆方向に空気を流すだけで付着している塵埃を剥落できる。
【００１９】
本発明の第８の形態は、第７の形態に従属する形態であって、放熱動時にファンを正回転させて放熱フィンを強制冷却し、メンテナンス動作時にはファンを逆回転させる放熱フィンに対する塵埃付着防止方法であり、ファンの回転方向を切り替えるだけで放熱フィンの強制冷却と塵埃の剥落の２つを実施できる。
【００２０】
（実施例１）
本発明の実施例１は、電子機器がコンピュータ装置の場合であり、このコンピュータ装置の冷却装置に搭載する放熱装置に関するものである。図１は本発明の実施例１における放熱装置を搭載したコンピュータ装置の構成図、図２は本発明の実施例１における放熱装置の斜視図、図３は本発明の実施例１における放熱装置の放熱フィンの断面図である。なお、従来の放熱装置の説明で用いた符号と同一符号のものは本実施例の放熱装置においても基本的に同一であるため、詳細な説明は従来の放熱装置の説明に譲って省略する。
【００２１】
図１において、１はコンピュータ装置の筐体であり、２はこのコンピュータ装置の演算処理を行う発熱電子部品であるＣＰＵ、３はＣＰＵ２を実装した基板である。このコンピュータ装置に搭載されたＣＰＵ２は、コンピュータ装置の中央演算機能を担うもので、その動作に伴って熱を発生する。４はＣＰＵ２と接触され冷媒との間で熱交換してＣＰＵ２から熱を奪う受熱部、５はアルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な金属の放熱板１２（後述する）を備えて冷媒から熱を取り除く放熱装置、６は冷媒を循環させるポンプ、７は冷媒液の減少時に冷媒液を補充するためにこれを保持しておくリザーブタンク、８はこれらを接続し循環路を形成するフレキシブルな配管、９は放熱装置５に設けられた強制冷却用のファンである。受熱部４内部には冷媒通路が形成されており、ＣＰＵ２で発生した熱をＣＰＵ２に接触された受熱部４から低温の冷媒に伝熱する。冷媒は、寒冷地や冬場の凍結により冷却装置が故障しないように不凍液とするのが好ましい。
【００２２】
放熱装置５はポンプ６から送り出された冷媒液が保有する熱を大気中に放出する。この放熱装置５の構造について説明する。図２において、１１は複数の放熱板が所定の間隔で配列された放熱フィン、１２は放熱フィン１１を構成し両側面を空気が流れる複数の放熱板、１３はフィン１１に貫通され、受熱部４で加熱され温度の上がった冷媒液が通るパイプ、１４はごみ等の塵埃である。放熱フィン１１は伝熱面積を広くするため複数の放熱板１２が所定の間隔で配列されてパイプ１３に固定される。なお、放熱板１２は、積層するときスペーサを設置しないような場合は単純な平板状でよいが、スペーサを介在して積み重ねるような場合には、図２のように放熱板１２自身の両端縁をコ字状に折り曲げてスペーサとして構成する場合もある。しかし、以下放熱板１２というときはこの部分を含まず、両側面上を空気が流れる放熱板１２の本体部分を放熱板１２という。
【００２３】
実施例１においては、放熱板１２は後述するように平板ではない略三角形の楔形状を有する放熱板１２ａが採用されている。この放熱フィン１１には空気が複数の放熱板１２に沿って流れるようにファン９が配置され、フィン表面から熱を強制冷却する。冷却時のファン９の吐出方向は図１の矢印Ａの向きで、筐体１の外から内部に向かって吐出する。すなわち、冷却動作時には筐体１の外部の空気は放熱装置５を通って筐体１の内部に入り、ファン９を通って別途設けられた排気口から筐体１の外部に排出される。この流入から排出までの流れにより、放熱装置５の熱を奪うとともに、筐体１内に滞っている熱を排出する。
【００２４】
次に、図３に基づいて実施例１の放熱フィン１１の放熱板１２について説明する。図３において、１２ａは放熱フィン１１を構成し断面が一方端で最も厚く、徐々に厚さが薄くなって他端（尖端）で最も薄くなる楔状の放熱板である。冷却時のファン９の吐出方向は上述したとおり矢印Ａの方向であるから、実施例１ではこの矢印Ａ方向に放熱板１２ａの尖端を向けて配列する。このときの放熱板１２ａ間の間隙を入口側でＴ１、出口側でＴ２とすると、図３に示すようにＴ１＜Ｔ２となる。すなわち、放熱板１２ａ間の間隙は放熱フィン１１の入口側が小さく、出口側が広くなっている。
【００２５】
従って、入口側の放熱板１２ａ間の間隙Ｔ１よりも大きい塵埃１４は、放熱フィン１１の入口から放熱フィン１１内に入ることができず、放熱フィン１１の入口で捕捉される。これに対し、小さい塵埃１４は放熱フィン１１内に入ることができるが、放熱板１２ａ間の間隙が徐々に広くなっているので、慣性により流されて放熱板１２ａに捕まることはなく、そのまま通過する。またこの塵埃１４が重力等で放熱板１２ａ上に接近するような場合においても、放熱板１２ａに接近する法線方向成分は小さく、むしろ放熱板１２ａの表面をスリップさせる成分の存在で塵埃１４の回転運動を促し、表面に付着する可能性が低下する。これによって各放熱板１２ａの対向面に塵埃１４が付着することなく、放熱フィン１１の入口で放熱板１２ａの端部に付着するだけとなる。
【００２６】
さらに本発明の実施例１においては、ファン９を逆方向に回転させ、矢印Ｂ方向に送風する。この圧力で放熱フィン１１の入口の塵埃１４は簡単に剥落し外部に排出される。すなわち、実施例１のファン９が放熱フィン１１の入口側でなく出口側に設けられているため、入口部分には物が設置されておらず、塵埃１４が入口側に溜まったとき風圧でそのまま剥落させ外部に排出することができる。また、このとき矢印Ａ方向の風量よりも矢印Ｂ方向の風量を多くすれば、塵埃１４の排出をより効果的に行える。ターボ型のファン９の場合、各羽根はそれぞれ入口角、出口角を有しており、回転方向を逆にすると通常風量が変化する。双方向に高効率で吐出できる軸流型のリバーシブルファンを採用し、吐出方向で特性に若干の差をもたすのがよい。そして、同一電力を印加したときに矢印Ａ方向の風量よりも矢印Ｂ方向の風量が所定量だけ多くなるような羽根を採用して、複雑な制御回路を設けることなく安価に塵埃１４の除去を行うことができる。
【００２７】
本発明の実施例１の塵埃付着防止方法は、この塵埃１４除去を行うため図４、図５、図６のフローチャートに基づいて以下のように運転する。図４は本発明の実施例１における放熱装置塵埃を剥落させるための運転を電源ＯＮ時に行うフローチャート、図５は本発明の実施例１における放熱装置の塵埃を剥落させるための運転を一定時間間隔で繰り返すフローチャート、図６は本発明の実施例１における放熱装置の塵埃を剥落させるための運転を電源ＯＦＦ時に行うフローチャートである。
【００２８】
まず、第１の塵埃除去運転として、塵埃１４を放熱フィン１１の入口端面から剥落させるための運転を電源ＯＮ時に行う場合を説明する。図４に示すように、電源ＯＮすると（ｓｔｅｐ１）、メンテナンス動作を行うためファン９を本来の方向とは反対方向へ逆回転させる（ｓｔｅｐ２）。一定時間が経過するまでこのまま逆転を続け（ｓｔｅｐ３）、経
過したら放熱動作に移行して正回転させ（ｓｔｅｐ４）、放熱を行う。
【００２９】
次に、第２の塵埃除去運転として、塵埃１４を放熱フィン１１の入口端面から剥落させる動作を一定の時間間隔で繰り返す運転について説明する。図５に示すように、電源ＯＮすると（ｓｔｅｐ１１）、一定時間が経過したか確認し（ｓｔｅｐ１２）、経過していなければ放熱動作としてファン９を正回転させ（ｓｔｅｐ１３）、ｓｔｅｐ１２において一定時間、例えば１時間が経過すると、メンテナンス動作を行うためファン９を逆回転させ（ｓｔｅｐ１４）、一定時間、例えば５分が経過すると（ｓｔｅｐ１５）、ｓｔｅｐ１２に戻って再びファン９を正回転させ、コンピュータ装置の使用中は、一定時間毎にメンテナンス動作を行ってファン９を逆回転する。
【００３０】
さらに、第３の塵埃除去運転は、コンピュータ装置をシャットダウンした後のデータ保存時間や、プロジェクターを電源ＯＦＦ後のランプ冷却時間中のように、電源をＯＦＦした後の機器が動作している間に塵埃１４を剥落させる運転を行う場合である。図６に示すように、電源ＯＮしたら（ｓｔｅｐ２１）、電源がＯＦＦされたかチェックし（ｓｔｅｐ２２）、ＯＦＦされていなければ放熱動作としての正回転を続け（ｓｔｅｐ２３）、ＯＦＦされた場合にはメンテナンス動作としてファン９を逆回転させる（ｓｔｅｐ２４）。その後、機器の終了動作時間が経過したか確認し（ｓｔｅｐ２５）、経過している場合にファン９の電源をＯＦＦする（ｓｔｅｐ２６）ものである。
【００３１】
以上説明したような放熱装置と塵埃除去運転を行うことによって、ファン９を逆回転させ、放熱フィン１１に付着した塵埃１４を逆方向の送風によって外部に噴出し筐体１の外部に排出することができる。電源をＯＦＦする場合にファン９は逆回転する場合、長期間塵埃１４が付着した状態で放置されることはなく、付着した塵埃１４がそのまま固着してしまうことがない。
【００３２】
（実施例２）
本発明の実施例２は放熱装置に関するものである。図７は本発明の実施例２における放熱装置の放熱フィンの断面図である。実施例２においても、図１、図２、図４〜図６を参照する。図７において、１２ｂは放熱フィン１１の断面が一端を少し折り曲げた屈曲部をもつＬ字状の放熱板である。
【００３３】
冷却時のファン９の吐出方向は上述したとおり矢印Ａの方向であり、実施例２ではこの矢印Ａ方向に放熱板１２ｂの長手方向の先端を向けて配列する。このときの放熱板１２ｂ間の間隙を入口側でＴ３、出口側でＴ４とすると、図のようにＴ３＜Ｔ４となる。すなわち、放熱板１２ｂの屈曲部のため放熱フィン１１への入口側が狭められ、出口側が広がっている。このため、入口側の放熱フィン１１の間隙Ｔ３よりも大きい塵埃１４は、放熱フィン１１の入口から中には入らず、放熱フィン１１に捕捉される。小さい塵埃１４は、放熱フィン１１の入口から入るが、その間隙は、入口よりも広いため、放熱フィン１１を通過する。
【００３４】
従って、放熱フィン１１を構成する放熱板１２ｂの対向面には塵埃１４は付着することはなく、放熱フィン１１の入口で放熱板１２ｂの端面に付くのみである。このため、ファン９の回転方向を逆にして、矢印Ｂ方向に風を送ると塵埃１４は簡単に外れて外部に排出される。
【００３５】
実施例２の放熱装置の塵埃除去運転は実施例１の放熱装置の塵埃除去運転と同様であり、詳細な説明は実施例１の塵埃除去運転の説明に譲る。
【００３６】
このように実施例２の放熱装置は、放熱板１２ｂに屈曲部を設けることによって入口側
の間隙を絞ることができ、塵埃の流入を防止し、一時的に付着した塵埃も流れの方向を反転させることによって容易に剥落することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の塵埃付着防止方法は、放熱フィン又は放熱板を積層した放熱装置には有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１における放熱装置を搭載したコンピュータ装置の構成図
【図２】本発明の実施例１における放熱装置の斜視図
【図３】本発明の実施例１における放熱装置の放熱フィンの断面図
【図４】本発明の実施例１における放熱装置塵埃を剥落させるための運転を電源ＯＮ時に行うフローチャート
【図５】本発明の実施例１における放熱装置の塵埃を剥落させるための運転を一定時間間隔で繰り返すフローチャート
【図６】本発明の実施例１における放熱装置の塵埃を剥落させるための運転を電源ＯＦＦ時に行うフローチャート
【図７】本発明の実施例２における放熱装置の放熱フィンの断面図
【図８】従来の電子機器の冷却装置の構成図
【図９】従来の放熱フィンの断面図
【符号の説明】
【００３９】
１    筐体
２    ＣＰＵ
３    基板
４    受熱部
５    放熱装置
６    ポンプ
７    リザーブタンク
８    配管
９    ファン
１１    放熱フィン
１２    放熱板
１２ａ，１２ｂ    放熱板
１３    パイプ
【図１】
2005347450.tif 000003
【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】
2005347450.tif 000008
【図７】
2005347450.tif 000009
【図８】
2005347450.tif 000010
【図９】
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