JP2008140879A - 放熱フィンの冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】少ないファンで効率よく冷却ができるようにして放熱特性をアップする。
【解決手段】放熱部２７に、吹き込み口２８から広がる半円形のフィン３１を形成しない空き領域３３を設ける。こうすることで、吹き込み口２８から導入した冷却風は空き領域３３でプールされ、次々と吹き込み口から導入する冷却風に押されて半円形の空き領域に沿って分散し、一列に形成したフィン３３の間に均一に配分することで、効率よく冷却ができるようにして、少ないファンでも放熱特性をアップできるようにする。
【選択図】図３

Description

この発明は、電子、電気機器の放熱フィンの冷却構造に関するものである。

電子、電気機器では、機器のデジタル化に伴う高速化や高出力化により、発熱対策が重要になっている。

例えば、（特許文献１）には、小型化を図るため、冷却効果の向上を図ったものが記載されている。

すなわち、このものは、図６に示すように、一方に設けた吹き込み口（吸い込み口）１から他方の排出口（吸出し口）２に向け、一列に形成したフィン３を複数列並行に設けたシャーシ（放熱板）４を凹設して、その凹部５に発熱部品６を収容し、ケースの小型化を図るというものである。

そのため、このものでは、吹き込み口１に対向する凹部５の面を傾斜面７として流路８を絞り、絞った流路８で吹き込み口１から導入する空気の流速を高めて冷却効果を高めるようにしている。また、その際、流路８を絞って圧縮した分の空気は、排出口２からの吸引によって補うため、吹き込み口１と排出口２に、図７に示すように、送風ファン９と吸気ファン１０を、２個ずつ並列に設けて、フィン３の全ての列にファン９、１０からの冷却風が当たるようにしている。

特開平１１−３０７９６９号公報

しかし、上記のものでは、フィンの列が増えると、増えたフィンの列に合わせてファンを増設しなければならない問題がある。

すなわち、フィンの各列は、吹き込み口から排出口に向けて、一列に形成した構成のため、一列に形成したフィンと平行に冷却風を送風しなければ、冷却風をフィンの間に均一に配分できず、風の流れが、吹き込み口とフィンの間でよどみ、十分な放熱特性が得られない。そのため、フィンの列の全てに均一に冷風を当てるためには、送風量の大きなファンを準備するよりも、フィンの列に合わせてファンを増設する必要がある。

しかしながら、先のように、ファンの数が増えると、騒音が大きくなって、消費電力も増加する。さらに、部品数が増加すると、コストも増えるし、故障の発生率も増加するなどの問題が発生する。

そこで、この発明の課題は、少ないファンで効率よく冷却ができるようにして放熱特性をアップすることである。

上記の課題を解決するため、この発明では、放熱板に、吹き込み口から広がる扇形あるいは半円形のフィンを形成しない空き領域を設け、吹き込み口から導入する冷却風をフィンの間に配分するようにした構成を採用したのである。

このような構成を採用することにより、吹き込み口から導入した冷却風は空き領域でプールされ、次々と吹き込み口から導入する冷却風に押されて扇形あるいは半円形の空き領域に沿って分散し、一列に形成したフィンの間に均一に配分することができる。

このとき、空き領域を吹き込み口側に傾斜した傾斜面として、冷却風を導入するようにした構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、吹き込み口から吹き込まれる冷却風を傾斜面でもってすくい上げて、無駄なくフィンに供給することができる。

また、このとき、一列に形成した複数列のフィンの高さを排出口の近傍で低くした構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、フィンの高さを低くして空間を広げて圧力を低下させて吸引力を生じさせることにより、排出口近傍までの上流側の流速を速くして排気を促進し、効率よく冷却できるようにする。

また、このとき、排出口をフィンの上方とフィンの横方向に設けた構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、排出口をフィンの上方と横方向に分散させることで、排気をスムースに行なうようにして、効率よく冷却できるようにする。

また、このとき、排出口のフィン端部の間に上方へ傾斜した傾斜面を形成した構成を採用することができる。

このような構成を採用することにより、上方の排出口への排気を促進し、効率よく冷却できるようにする。

また、このとき、横方向の排出口近傍付近のフィン間を浅くした構成を採用することもできる。

このような構成を採用したことにより、フィンの間を浅くしたことにより、この浅くした部分で冷却風がフィンを乗り越え易くして横方向の排出口への排気を誘導し、効率よく冷却できるようにする。

また、放熱板が発熱部品を取り付けたシャーシである構成を採用することもできる。

このような構成を採用することにより、発熱部品を取り付けたシャーシの放熱特性をアップすることができる。

この発明は、以上のように構成したことにより、効率よく冷却ができるので、放熱特性を向上できる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１に本願の放熱フィンの冷却構造を備えた車載用の無線機を示す。前記無線機は、図１に示すように、上部ケース２０と下部ケース２１とからなっており、上部ケース２０は、図２ａに示すように、シャーシ２３を備えた下部ケース２１に被せる構成となっている。

上部ケース２０は、図１に示すように、スピーカー孔２４と排出口２５ａ、２５ｂとを設けた構成となっている。排出口２５ａ、２５ｂは、ケース２０の上面の端部に設けた上方向の排出口２５ａと端部側面に設けた横方向の排出口２５ｂとからなっている。

下部ケース２１は、シャーシ２３の側面と底面を被う本体カバー２１ａとシャーシ２３の前面に取り付けるフロントパネル２１ｂとで構成されており、どちらもシャーシ２３にネジ止めするようになっている。

シャーシ２３は、アルミダイキャストにより成型したもので、回路基板やスピーカーなどを取り付ける搭載部２６と発熱部品を取り付ける放熱部２７とからなっている。

搭載部２６は、前パネル部２６ａと後パネル部２６ｂ及び中央部２６ｃとからなり、前パネル部２６ａには、先のフロントパネル２１ｂを取り付ける。一方、後パネル部２６ｂは、吹き込み口２８を設けてケースファン２９をネジ止めするようになっており、そのネジ止めしたケースファン２９の両側に、図３に示すように、放熱用のフィン３１を設けることで、シャーシ２３自体からも放熱するようにしてある。また、搭載部２６の中央部２６ｃには、回路基板やスピーカーなどを取り付ける枠やケーブルなどの挿通孔を設けている。

放熱部２７は、シャーシの搭載部２６の後パネル部２６ｂの吹き込み口２８から他方の排出口２５ａ、２５ｂへ向けて、一列に形成したフィン３１を複数列並行に設けたもので、裏面には、図４に示すように、出力トランジスタなどの発熱部品３２を取り付けるようになっている。

前記フィン３１は、アルミダイカストにより突設した突条で、吹き込み口２８から広がる半円形のフィン３１を形成しない空き領域３３を介して設けてある。このように半円形の空き領域３３を設けることにより、この空き領域３３で吹き込み口２８からの冷却風を一度プールする。そして、プールした冷却風を空き領域３３に沿って分散させて、一列に等間隔で形成したフィン３１の間に均一に配分する。

すなわち、空き領域３３は、ケースファン２９を略中央とする半円状に形成されている。このため、ケースファン２９の中央に対向するフィン３１の導入端３１ａとケースファン２９との距離は、ケースファン２９の端部に対向するフィン３１の導入端３１ａとケースファン２９との間の距離よりも長い。こうすることで、ケースファン２９からフィン３１に至る距離が確保されるので、ケースファン２９からの送風は十分に加速された後、フィン３１の間に配分される。

なお、この形態では、空き領域３３はフィン３１の列の配置に合わせて半円形としたが、フィン３１の列がこれより少なければ、扇形でも構わない。

また、この空き領域３３は、図４に示すように、吹き込み口２８の側に傾斜した傾斜面３４に形成することで、この傾斜面３４でもって、吹き込み口２８からの冷却風をすくい上げて、無駄なくフィン３１へ供給できるようにしてある。この形態では、シャーシ２３の吹き込み口２８側の底面は、フィン３１が設けられている領域の底面よりも深く形成されているので、前記傾斜面３４は吹き込み口２８の中程ぐらいに達するようにして、吹き込み口２８の送風量の半分をフィン３１の側へ導入し、残りの半分は放熱部２７の裏面側へ導入して冷却するようにしている。因みに、傾斜面３４を吹き込み口２８の下端にすれば送気量の１００パーセントをフィン３１の側へ導入することも可能である。このように冷却風を分割できるので、例えば、吹き込み口２８に達する傾斜面３４の位置を変えて風量を調節すれば、冷却効率を発熱量に応じて変更することが可能である。

前記フィン３１は、図３に示すように、吹き込み口２８の側の導入端３１ａを細く流線形にして冷却風に対する抵抗を少なくしてある。一方、排出口２５ａ、２５ｂの側は、図５に示すように、フィン３１の高さを排出口の近傍で低くして、低くなった底部３１ｂで空間を広くして冷却風の圧力を低下させる。こうすることで、冷却風の排出口２５ａ、２５ｂの近傍までの流速を速くして排気を促進し、効率よく冷却できるようにしてある。また、フィン３１の終端３１ｃでは、図５に示すように、フィン３１の端部のフィン３１とフィン３１との間に上方に傾斜した傾斜面３５を形成し、上方への排気を促進するようにして、上方に位置する上部ケース２０の上方向の排出口２５ａからの排気をスムースにできるようにしてある。さらに、図２ｂに示すように、横方向の排出口２５ｂの近傍付近の３本のフィン３１の間は、それより左の４本のフィン３１の間に対して段差を設けるようにしてある。そして、このような段差を設けることで浅くして、この浅くした間隙の部分３６で冷却風がフィン３１を乗り越え易くして横方向に設けたシャーシ２３の切り欠き３７への排気を誘導するようにしてある。ここで、前記切り欠き３７は、上部ケース２０を取付けた際に、横方向の排出口２５ｂと連通するもので、図２ｂに示すように、ケース２０の排出口２５ｂに向けた傾斜面とすることにより、排気がスムースにできるようにしてある。このように、排出口２５ａ、２５ｂを上方と横方向に分散させることで、排気をスムースに行なって効率よく冷却ができるようにしてある。

この形態は、上記のように構成されており、ケースファン２９から送風を行なうと、吹き込み口２８から導入する冷却風は、空き領域３３でプールされ、図４に示すように、傾斜面３４でもってすくい上げて、無駄なくフィン３１に供給される。このとき、プールされた冷却風は、次々と吹き込み口２８から導入する冷却風に押されて空き領域３３の半円形に沿って分散し、空き領域３３を介して一列に形成したフィン３１の間に、図３に示すように、配分される。

この均一に配分された冷却風は、フィン３１の間を通過する間にフィンを冷却する。そして、冷却して暖かくなった冷却風は、排出口２５ａ、２５ｂの近傍に達すると、フィン３１の高さが低くなり、空間が広くなっているので、圧力が低下して上流側の冷却風を吸引して流速の低下を防止する。

さらに、図５に示すように、排出口２５ａ、２５ｂに達すると、フィン３１の終端３１ｃに形成した傾斜面３５により、図２ａの左側の７本のフィン３１では、図２ａの矢印のように、上方の排出口２５ａへの排気が促進され、効率よく冷却ができる。一方、図２ａの右側の３本のフィン３１では、図２ｂに示すように、フィン３１の間が浅くなっているので、この浅くした間隙の部分で冷却風がフィン３１を乗り越え、切欠き３７を介して横方向の排出口２５ｂへの排気を促進し、効率よく冷却ができる。

このように、排出口２５ａ、２５ｂをフィン３１の上方と横方向に分散させたことにより、排気をスムースに行なえるので、効率よく冷却ができる。

以上のように、吹き込み口２８から排出口２５ａ、２５ｂまでの風の流れを考慮し、最適化してフィンの構造を構成したことで、少ないファン２９でも効率よく冷却ができ、放熱特性をアップすることができるので、例えば、実施形態のようなダイキャストの放熱特性のアップも容易にできる。

なお、実施形態では、吹き込み口にケースファンを取り付けたものについて述べたが、これに限定されるものではなく、吹き込み口から冷却風が導入されれば良いので、前記ケースファンは、吹き込み口と排出口のいずれか一方あるいは両方に設けても良い。

また、実施形態では、放熱部のフィンは、連続したものであるが、これに限定されるものではない。フィンは、一条に整列していれば、例えばピンタイプのような分割されたフィンでも構わない。

また、実施形態では、フィンがダイキャストのシャーシと一体に形成されたものについて述べたが、これに限定されるものではない。例えば実施形態の放熱部は、フィンの設けられた放熱板であってもよい。

また、実施形態では、シャーシにファンを取り付けたものについて述べたが、これに限定されるものではない。これ以外にも、実施形態のようなシャーシを有しないものでも、ケースに吹き込み口を設けてケースファンを取り付け、吹き込み口から他方の排出口に向けて、一列に形成したフィンを複数列並行に設けた構成であってもよいことは明白である。

この発明は、放熱フィンの冷却構造を吹き込み口から排出口まで風の流れを考慮して最適化できるようにしたものなので、放熱フィンを用いた電子機器や電気機器の冷却システムに適用可能である。

実施形態の斜視図 実施形態の要部の斜視図 実施形態の作用説明図 実施形態の要部の平面図 実施形態の作用説明図 実施形態の要部の分解斜視図 従来例の作用説明図 従来例の斜視図

符号の説明

２０ 上部ケース
２１ 下部ケース
２５ａ 上方向の排出口
２５ｂ 横方向の排出口
２７ 放熱部
２８ 吹き込み口
２９ ケースファン
３１ フィン
３１ａ 導入端
３１ｂ 底部
３１ｃ 終端
３３ 空き領域
３４ 傾斜面
３５ 傾斜面
３６ 浅くした間隙部分
３７ 切り欠き

Claims (7)

1. ケースあるいはシャーシの一方に設けた吹き込み口から他方の排出口に向けて、一列に形成したフィンを複数列並行に設けた放熱板に、吹き込み口から広がる扇形あるいは半円形のフィンを形成しない空き領域を設け、吹き込み口から導入する冷却風をフィンの間に配分するようにした放熱フィンの冷却構造。
2. 上記空き領域を吹き込み口側に傾斜した傾斜面として、冷却風を導入するようにした放熱フィンの冷却構造。
3. 上記一列に形成した複数列のフィンの高さを排出口の近傍で低くした請求項１または２に記載の放熱フィンの冷却構造。
4. 上記排出口をフィンの上方とフィンの横方向に設けた請求項１乃至３のいずれかに記載の放熱フィンの冷却構造。
5. 上記排出口のフィン端部の間に上方へ傾斜した傾斜面を形成した請求項１乃至４のいずれかに記載の放熱フィンの冷却構造。
6. 上記横方向の排出口近傍付近のフィン間を浅くした請求項１乃至５のいずれかに記載の放熱フィンの冷却構造。
7. 上記放熱板が発熱部品を取り付けたシャーシである請求項１乃至６のいずれかに記載の放熱フィンの冷却構造。

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