JP4985390B2 - 電子機器の放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品から発する熱を放熱する構造に関するものである。

無線通信機等に内蔵される電子部品には、熱を発するものがあり、前記電子部品から発した熱を放熱して、前記電子部品の過度の温度上昇を防ぐための放熱構造を採用することがある。
この種の電子部品から発生する熱を放熱するための放熱構造としては、電子部品で発生した熱が伝導するフィンをシャーシに設け、ファンで吸気した外気を前記フィンに吹き付けることで、前記電子部品から発する熱を放熱するものが提案されている。
例えば、特許文献１（実開平5-15487号公報）には、発熱素子が背面に設けられたフィンを、制御箱内部に配置し、制御箱外部に配置したファンで吸い込んだ空気をフィンに吹き付ける構造が開示されている。

実開平5-15487号公報

特許文献１に開示されたような構造では、吸気した空気をできる限り効率よくフィンに吹き付けることで、放熱効率を向上させることが好ましいが、上記構造では、放熱を必要としない領域にも、ファンで吸気した空気が流れることがあり、フィンでの放熱効率が十分でない。

そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ファンで取り込んだ空気を効率よくフィンに吹き付けることで、放熱効率を向上させることを目的としている。

本発明の請求項１にかかる電子機器の放熱装置は、
吸気ファンで吸引した気体をシャーシに形成された通風路を通過させることにより、前記シャーシに配設された電子部品で発生した熱を放熱するように構成された電子機器の放熱装置において、
前記通風路はカバーで覆われており、
前記シャーシの前記吸気ファンの吹き出し側に対向する位置に空気溜め部が設けられ、
前記空気溜め部は、底面と、この底面に対して立設された側面を備えており、
前記側面の一部には開口部が設けられ、
前記吸気ファンによって前記カバーの平面部分に対して直交する向きに吸引された気体は、前記空気溜め部の底面に吹き付けられて、前記側面の一部に設けられた開口部から前記カバーに沿った前記通風路へ流入することにより、流れの方向が、前記カバーに直交する方向から前記カバーに沿った方向へ強制的に変更されて前記通風路を通過するように構成されていることを特徴としている。
請求項２では、
前記空気溜め部および前記通風路からなる放熱領域と、基板が配置される基板配置領域とを分離区分する仕切部材が、前記シャーシに形成されていることを特徴としている。
請求項３では、
前記シャーシには、前記開口部と前記通風路との間に空気吐き出し部が形成され、
前記通風路の断面積は、前記空気吐き出し部の断面積よりも小さく形成されていることを特徴としている。

本発明にかかる請求項１の電子機器の放熱装置によれば、
吸気ファンで吸引した気体をシャーシに形成された通風路を通過させることにより、前記シャーシに配設された電子部品で発生した熱を放熱するように構成された電子機器の放熱装置において、
前記通風路はカバーで覆われており、
前記シャーシの前記吸気ファンの吹き出し側に対向する位置に空気溜め部が設けられ、
前記空気溜め部は、底面と、この底面に対して立設された側面を備えており、
前記側面の一部には開口部が設けられ、
前記吸気ファンによって前記カバーの平面部分に対して直交する向きに吸引された気体は、前記空気溜め部の底面に吹き付けられて、前記側面の一部に設けられた開口部から前記カバーに沿った前記通風路へ流入することにより、流れの方向が、前記カバーに直交する方向から前記カバーに沿った方向へ強制的に変更されることによって、気体の流れは、整流ではなく乱流となって前記通風路を通過するので、発熱性の電子部品で発生した熱を、前記通風路を通過する空気によって効率よく放熱することが可能となる。
請求項２では、
前記空気溜め部および前記通風路からなる放熱領域と、基板が配置される基板配置領域とを分離区分する仕切部材が、前記シャーシに形成されているので、
吸気した外気にほこり等が含まれていても、基板配置領域の基板に悪影響を及ぼさない。
請求項３では、
前記シャーシには、前記開口部と前記通風路との間に空気吐き出し部が形成され、
前記通風路の断面積は、前記空気吐き出し部の断面積よりも小さく形成されているので、
通風路では、空気の流速が加速され、さらに効率よく放熱することができる。

以下に、本発明に係る電子機器の放熱装置を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子機器の放熱装置を備えた無線通信機を後方斜め上から見た斜視図である。
図１に示したように、この無線通信機１０は、
筐体１２の上面を覆うカバー１３を備え、このカバー１３の一部に通気可能なスリット１１が複数形成されている。このスリット１１の下（筐体の内側）には吸気ファン３が配置されており、この吸気ファン３で吸引した外気は、筐体内部に形成された通風部Ｂ４を通って、筐体１２の背面に開口した排気口１５から排気されるように構成されている。前記排気口１５から筐体外部へ突出する複数の外部フィン１２ａが凸設されている。
無線通信機１０の筐体１２の内部には、例えばアルミダイキャスト製のシャーシ１４が内蔵されている。

図２は、図１に示した無線通信機１０のカバー１３を取り外し、さらに、吸気ファン３も取り外した状態の斜視図である。
図２に示したように、本願発明に係る無線通信機１０の筐体１２に内蔵されるシャーシ１４は、仕切部材６によって、基板５が配置される基板配置領域Ａと、放熱領域Ｂとに分離されている。
さらに、前記放熱領域Ｂは、前記吸気ファン設置部Ｂ１、前記空気溜め部Ｂ２、前記空気吐き出し部Ｂ３、および、前記通風部Ｂ４で構成されている。

無線通信機１０に内蔵された前記シャーシ１４には、図示したように、吸気ファン３を固定するために前記吸気ファン設置部Ｂ１が形成されている。
この吸気ファン設置部Ｂ１は、平面視、ほぼ矩形の空間となっており、その４隅には吸気ファン取り付け用のねじ孔３２が形成されている。そして、吸気ファン設置部Ｂ１の下部には、ほぼ矩形の前記空気溜め部Ｂ２が形成されている。
前記空気溜め部Ｂ２は、図示したように、底面と、この底面にほぼ直立する３方の側面とを備え、１方の側面のみが開放されて前記空気吐き出し部Ｂ３に連なっている。
このような構造によって、前記吸気ファン３で吸引された外気は、前記空気溜め部Ｂ２で方向を変え、前記空気吐き出し部Ｂ３の方向へのみ流れるように構成されている。

前記空気吐き出し部Ｂ３は、前記空気溜め部Ｂ２の１側面に設けられた開口部Ｂ５から連続して形成されており、空気が、前記空気吐き出し部Ｂ３から、より浅い前記通風部Ｂ４へスムーズに流れるように、底面が傾斜して徐々に浅くなった構造を備えている。
この空気吐き出し部Ｂ３は、傾斜した底面と、両側の側面とで３方が形成された溝状になっており、さらに、図１に示したように、前記カバー１３によって天面が覆われているので、前記空気溜め部Ｂ２から流入した空気は、この空気吐き出し部Ｂ３の周囲に漏れることなく、すべて、前記通風部Ｂ４へ流れるように構成されている。

前記通風部Ｂ４は、
前記空気吐き出し部Ｂ３側から排気口側まで連続した底面と、両側の内部フィン１２ｂからなる側面とで３方が形成された溝状になっており、さらに、図１に示したように、前記カバー１３によって天面が覆われているので、前記通風部Ｂ４には、入り口と出口のみが開放された筒状の通風路４が形成されている。
したがって、前記空気吐き出し部Ｂ３から流入した空気は、この通風路４の周囲に漏れることなく、すべて、背面に開口した排気口１５から筐体外部へ排気されるように構成されている。

前記通風部Ｂ４には、前記シャーシ１４に板状の複数の内部フィン１２ｂが底面から凸設され、隣接する前記内部フィン１２ｂの間に複数の筒状の通風路４が形成されている。各通風路４は、前記シャーシ１４の一部が断面形状がほぼＵ字型に形成された溝状の構造に、前記カバー１３が被せられて、空気が横に漏れにくい構造の筒状の構造に形成されている。
このようにして、前記筒状の通風路４を通過する空気は、外部に漏れることなく前記内部フィン１２ｂの表面に沿って流れ、内部フィン１２ｂから熱を奪って放熱するように構成されている。
前記内部フィン１２ｂと前記外部フィン１２ａとは連続して形成されている。
なお、前記吸気ファン設置部Ｂ１、前記空気溜め部Ｂ２、前記通風路４は、前記シャーシ１４の一部によって形成されており、具体的には、前記シャーシ１４と一体に成形されている。
そして、前記空気溜め部Ｂ２は前記吸気ファン３の吹き出し側に配置され、前記吸気ファン３が前記空気溜め部Ｂ２に対向するように配置されている。

図３は、図１に示した無線通信機１０のカバー１３を取り外した状態を示し、図２に示した状態に吸気ファン３を取り付けた状態を示した斜視図である。
前記吸気ファン３は、矩形のケースを備えており、この矩形のケースの４隅に設けられた固定用のビス孔に、固定用のビス３１を通して、このビス３１の先を、前記吸気ファン設置部Ｂ１の４隅に形成された雌ねじ孔にねじ込むことによって、前記シャーシ１４に固定されている。

図４は、図１のＸ−Ｘ線断面図である。
以下においては、図４に示した断面図を参照して、前記吸気ファン設置部Ｂ１、前記空気溜め部Ｂ２、前記空気吐き出し部Ｂ３、および、前記通風部Ｂ４を、さらに説明する。
前記通風部Ｂ４の裏面には、パワーアンプモジュール等の発熱性の電子部品１が実装され、この発熱性の電子部品１の放熱部は、前記シャーシ１４に熱電導性の優れたグリースなどを介して密着して配置されている。

前記吸気ファン設置部Ｂ１には、前述したように前記吸気ファン３が設置されている。この吸気ファン３の吸気側は前記カバー１３に形成された前記スリット１１に対向しており、吹き出し側は、シャーシ１４に凹設された前記空気溜め部Ｂ２に対向している。即ち、前記吸気ファン３は前記シャーシ１４に対して並行に配置され、前記空気溜め部Ｂ２の底面に対向しているので、このように配置された前記吸気ファン３によって吸引される空気流の向きは、矢印付き一点鎖線で示したように、前記スリット１１が形成されたカバー１３の平面部分に対して直交する向きとなり、前記空気溜め部Ｂ２の底面に吹き付けられるように構成されている。

前記空気溜め部Ｂ２は、図３にも示したように、底面と、この底面に対してほぼ垂直に立設された３方の側面とが形成され、前記空気吐き出し部Ｂ３の方向の側面のみが開放されて開口部Ｂ５が形成され、ほぼ箱状の空間が形成されており、前記吸気ファン３で吸引された外気は、前記空気溜め部Ｂ２の空間を通って前記空気吐き出し部Ｂ３の方向へのみ流れるように構成されている。
前記吸気ファン３は、前述したように、ビスによって前記シャーシ１４に固定されている。

前記吐き出し部Ｂ３は、前記空気溜め部Ｂ２の１側面の前記開口部Ｂ５に連続して形成されており、その底面は、図４に示したように傾斜しており、前記空気吐き出し部Ｂ３から、より浅い前記通風部Ｂ４へ空気をスムーズに導くように徐々に浅くなっている。
この吐き出し部Ｂ３は、傾斜した底面と、両側の側面とで３方が形成された溝状になっており、さらに、図示したように、前記カバー１３によって天面が覆われているので、前記空気吐き出し部Ｂ３から流入した空気は、すべて、前記通風部Ｂ４へのみ流れるように構成されている。

前記通風部Ｂ４の通風路４の内部空間には、前述したように内部フィン１２ｂが凸設して形成されており、この内部フィン１２ｂは前記外部フィン１２ａまで連続して形成されている。前記吸気ファン３で外部から取り込まれた空気は、途中で漏れることなく、前記通風路４を流れるように構成されているので、前記通風路４の流速は十分速いものとなる。また、その空気流の方向は、前記空気溜め部Ｂ２において、流れの方向が強制的に変更されるので、整流ではなく乱流となって、前記内部フィン１２ｂに吹き付けられる。
特に、前記通風部Ｂ４の高さｈ２は、前記開口部Ｂ５の高さｈ１より低くなっており、幅はほぼ同じであるので、前記通風部Ｂ４の断面積は、前記開口部Ｂ５や前記空気吐き出し部Ｂ３の断面積より小さくなる。
したがって、前記開口部Ｂ５を通り、前記空気吐き出し部Ｂ３を通って前記通風部Ｂ４に流入した空気の流速は加速されて、前記開口部Ｂ５を通過するときの流速より速くなっている。したがって、前記通風部Ｂ４における放熱能力が向上する。

以上のような構成において、
前記発熱性の電子部品１が発熱すると、発生した熱は、放熱部から、前記シャーシ１４に伝導し、さらに、前記シャーシ１４と一体に成形された内部フィン１２ｂに伝導する。
前記内部フィン１２ｂが凸設された通風路４には、前記吸気ファン３によって筐体外部から吸引された空気が流れているので、この空気の流れによって前記内部フィン１２ｂの熱は放熱される。
前記内部フィン１２ｂには、さらに、前記外部フィン１２ａが延設されているので、この外部フィン１２ａでも放熱される。
このようにして、内部フィン１２ｂおよび外部フィン１２ａの表面に、外部から取り入れた空気が十分な速さで吹き付けられるように構成されているので、十分な放熱効果が得られる。

前記通風路４には、複数の内部フィン１２ｂが形成されているので、十分大きな放熱面積が得られ、十分な放熱効果が得られる。
また、外部から取り込まれた空気流は、前記空気溜め部Ｂ２において、流れの方向が強制的に変更されるので、整流ではなく乱流となって、前記内部フィン１２ｂに吹き付けられ、十分な放熱効果が得られる。

そして、基板が配置された基板鉢領域Ａと、前記放熱領域Ｂとは、前記仕切部材６によって分離区分されているので、前記吸気ファン３によって吸引された空気が、前記基板鉢領域Ａに配置された基板に接することはなく、吸い込んだ空気にほこり等が含まれていても、基板に悪影響を与えることはない。
なお、前記シャーシ１４に伝導した熱は、前記内部フィン１２ｂおよび外部フィン１２ａだけでなく、前記通風路４の底面、前記吸気ファン設置部Ｂ１、前記空気溜め部Ｂ２、また、前記空気吐き出し部Ｂ３等の各部からも放熱される。
このようにして、前記発熱性の電子部品１で発生した熱は、前記放熱領域Ｂによって効率よく放熱されるので、前記発熱性の電子部品１の温度が過度に上昇することを防止でき、前記無線通信機１０を安定して動作させることができるのである。

なお、スリット１１が形成された吸気口が配設される場所は、筐体１２の天面に限らず、筐体１２の側面や底面や背面や正面でもよい。
また、前記排気口１５が配設される場所は、筐体１２の背面に限らず、筐体１２の側面や底面や天面や正面でもよい。
また、スリット１１が形成された吸気口は、排気口と同じ面に配設されてもよく、異なる面に配設されてもよい。
さらには、筐体の形状は直方体に限定されるものではなく、多面体や、曲面を持った筐体でもよい。

本発明の実施例１では、吸気ファンとして軸流ファンを用い、吸気口は筐体の天面に開口させ、排気口は筐体の背面に開口させた。
また、吸気口は筐体から突出しないので、外観上も優れたものとなる。

本発明は、無線通信機に限らず、吸気ファンと放熱フィンを用いた放熱装置を用いた種々の用途に利用することができる。

本発明にかかる電子機器の放熱装置の実施の形態の外観の斜視図である。 前記電子機器の放熱装置の内部の斜視図である。 前記電子機器の放熱装置の内部の斜視図である。 図１のＸ−Ｘ線断面図である。

符号の説明

１０ 無線通信機、電子機器
１１ スリット、吸気口
１２ 筐体
１３ カバー
１４ シャーシ、伝導手段
１５ 排気口
１ 発熱性の電子部品
３ 吸気ファン
４ 通風路
５ 基板
６ 仕切部材
Ａ 基板配置領域
Ｂ 放熱領域
Ｂ１ 吸気ファン設置部
Ｂ２ 空気溜め部
Ｂ３ 空気吐き出し部
Ｂ４ 通風部
Ｂ５ 開口部

Claims (3)

1. 吸気ファンで吸引した気体をシャーシに形成された通風路を通過させることにより、前記シャーシに配設された電子部品で発生した熱を放熱するように構成された電子機器の放熱装置において、
   前記通風路はカバーで覆われており、
   前記シャーシの前記吸気ファンの吹き出し側に対向する位置に空気溜め部が設けられ、
   前記空気溜め部は、底面と、この底面に対して立設された側面を備えており、
   前記側面の一部には開口部が設けられ、
   前記吸気ファンによって前記カバーの平面部分に対して直交する向きに吸引された気体は、前記空気溜め部の底面に吹き付けられて、前記側面の一部に設けられた開口部から前記カバーに沿った前記通風路へ流入することにより、流れの方向が、前記カバーに直交する方向から前記カバーに沿った方向へ強制的に変更されて前記通風路を通過するように構成されていることを特徴とする電子機器の放熱装置。
2. 前記空気溜め部および前記通風路からなる放熱領域と、基板が配置される基板配置領域とを分離区分する仕切部材が、前記シャーシに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱装置。
3. 前記シャーシには、前記開口部と前記通風路との間に空気吐き出し部が形成され、
   前記通風路の断面積は、前記空気吐き出し部の断面積よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１または２の何れか１項に記載の電子機器の放熱装置。

Images