JP4496491B2

JP4496491B2 - 電子機器

Info

Publication number: JP4496491B2
Application number: JP2006073202A
Authority: JP
Inventors: 敏男長尾; 隆康林; 正一郎下池
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007250893A

Description

発熱部品を取り付けたベースの背面にフィンを有してなるヒートシンクと、風洞を形成し冷却フィンを収納するケースとを備え、冷却フィンにファンによる冷却風を流通させる電子機器に関する。

従来、発熱部品を取り付けたベースの背面にフィンを有してなるヒートシンクと、風洞を形成しフィンを収納するケースとを備え、フィンに冷却ファンによる冷却風を流通させる電子機器は、図４に示すようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図４は従来の電子機器を示す分解斜視図である。
図４において、１０１はヒートシンク、１０２はヒートシンク基板、１０３は冷却フィン、１０４は切り欠き部、１０５は電子部品、１０６は発熱量の大きい電子部品、１０７は風洞カバー、１０８はファンである。
電子機器においては、このヒートシンク１０１の外側に風洞カバー１０７を装着し、冷却風が風洞カバー１０７の外側に漏れないようにこの風洞カバー１０７の内側に冷却風を発生させるファン１０８を設け、ヒートシンク１０１には、複数の放熱用の冷却フィン１０３を形成すると共に、その風上側の冷却フィンに部分的に切り欠き部１０４を設け、ヒートシンクの切り欠き部１０４を設けた側に、複数の電子部品１０５、１０６のうちの発熱量の大きい電子部品１０６を配置した構造がとられている。

次に、電子機器の冷却作用について説明をする。
このような構成において、ファン１０８を始動すると、ファン１０８より発生する冷却風は冷却フィン１０３の外側から電子部品１０５、１０６の実装されているヒートシンクの冷却フィン１０３に吹き込む。しかもこの切り欠き部１０４は風上側に形成されているため、ファン１０８により発生された冷却風は切り欠き部１０４の存在する部分と存在しない部分とで圧力損失の差が生じ、圧力損失の少ない切り欠き部１０４側により多くの冷却風が流れ込み、風速が大きくなる。これにより、切り欠き部１０４側に、電子部品１０５よりも大きい発熱量を持つ電子部品１０６を配置することで、効果的に冷却することができる。
特許第３５６６９３５号公報（明細書第３頁〜第４頁、図３）

図４に記載された従来技術において、電子機器に発熱量の大きい電子部品を多数配置する場合、発熱量の大きい電子部品毎にヒートシンクベースの切り欠き部を個別に設ける対策を取ると、効率の良い冷却ができるが構造的に複雑になるという問題があった。また、発熱量の大きい電子部品の配置と切り欠きをそのままにして、ヒートシンク自体を大きくして放熱面積を拡大させ、さらにファンを大きくして風量や風速を高める対策を取ると、逆に電子機器が大型化し、かえって発熱部品の配置や発熱量に応じた効率の良い冷却が難しくなるという問題があった。
さらに、従来技術は、ヒートシンクの反冷却フィン側の面からも放熱が行われるために、この面に対向する、プリント配線板に実装されている電子部品などに、熱的な悪影響を与えてしまうという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、発熱部品の配置や発熱量に応じて高効率の冷却を行うことができると共に、製品の小形を維持することができる電子機器を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、ベースの上面に発熱部品を取り付け、前記ベースの背面に複数の冷却フィンを有してなるヒートシンクと、冷却風の通風空間となる風洞を形成し前記冷却フィンを収納するケースと、前記ケースに設けられ冷却風を前記冷却フィンに強制導入するためのファンと、を備えた電子機器において、前記ベースの発熱部品取り付け面側に設けられると共に、該発熱部品に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠きを有する第２の冷却フィンと、前記第２の冷却フィンのベース取り付け面との反対側に設けられると共に、前記ベースと組み合わせることにより、前記第２の冷却フィンを収納するための第２の風洞を形成する第２のケースと、を備えたことを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記ファンは、前記ベースの両側に形成された前記各々の風洞に冷却風を導入させることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記第２のケースは、前記発熱部品に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠きを有することを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または３記載の電子機器において、前記第２のケースは、前記発熱部品と電気的に接続される回路基板を取り付けるための基板取付部を有していることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項４記載の電子機器において、前記第２のケースは、前記回路基板に実装した第２の発熱部品が押し当てられると共に、この押し当てられた前記第２のケース内側に第３の冷却フィンを設けたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、ヒートシンクのベースの両面に風洞を設ける構成にしたため、放熱面積を拡大させることができると共に、発熱部品の配置や発熱量に応じて高効率の冷却を行うことができる電子機器を得ることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、ベースで仕切られた各々の風洞に別途ファンを設ける必要が無く、部品点数を削減することができ、コスト低減と組み立て性を向上させることができる。
また、請求項３に記載の発明によると、第２の冷却フィンの内部をくり抜いた部位に設けた発熱部品に風洞を介して直接通風する構成にしたため、電子機器の冷却を効率よく行うことができる。また、第２のケースを発熱部品の位置決め用の冶具に用いることができるので、コスト削減と組み立て性を向上させることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、ヒートシンクに配置された発熱部品を接続する回路基板の基板取り付け部を第２のケースに設けたため、回路基板側の取り付け部材を削減でき、コスト低減と組み立て性を向上させることができる。
また、請求項５に記載の発明によると、第２のケースに、回路基板のヒートシンク側に実装した第２の発熱部品を押し当て、この押し当てられた第２のケースのヒートシンク側に第３の冷却フィンを設ける構成にしたため、回路基板のヒートシンク側に実装されている発熱部品の冷却を容易に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第1実施例を示す電子機器の分解斜視図である。
図において、１は電子機器で、冷却構造に関する部位のみを図示している。１１は発熱部品、１２は回路基板、１３はファン、１４は第２の発熱部品、２はヒートシンク、２１はベース、２２は第１の冷却フィン、２３は第２の冷却フィン、２４は切り欠き、３１は第１のケース、３２は第２のケース、３３はファン取り付け板、３４は切り欠き、３５は基板取り付け部である。
ここで、第１のケース３１とヒートシンク２のベース２１とで囲まれる空間が第１の風洞Ｆ１を形成し、第２のケース３２とヒートシンク２のベース２１とで囲まれる空間が第２の風洞Ｆ２を形成する。また、ファン１３の作動中はそれぞれ第１、第２の風洞Ｆ１、Ｆ２内の空気を上側に排出することができるようになっている。それから、第２のケース３２はヒートシンク２と回路基板１２の絶縁性を確保するため、絶縁性材料で構成されている。そして、発熱部品１１は、ヒートシンク２のベース２１に取り付ける面が主な伝熱面としているが、他の面からも放熱が行われている。

本発明が従来技術と異なる点は以下のとおりである。
ベース２１の上面に発熱部品１１を取り付け、ベース２１の背面に複数の冷却フィン２２を有してなるヒートシンク２と、冷却風の通風空間となる風洞Ｆ１を形成し第１の冷却フィン２２を収納する第１のケース３１と、第１のケース３１に設けられ冷却風を第１の冷却フィン２２に強制導入するためのファン１３と、を備えた電子機器において、ベース２１の発熱部品１１の取り付け面側に設けられると共に、該発熱部品１１に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠き２４を有する第２の冷却フィン２３と、該第２の冷却フィン２３のベース取り付け面との反対側に設けられると共に、ベース２１と組み合わせることにより、第２の冷却フィン２３を収納するための第２の風洞Ｆ２を形成する第２のケース３２と、を備えた点である。
また、ファン１３は、ベース２１の両側に形成された各々の風洞Ｆ１，Ｆ２に冷却風を導入させるようにしてある。
また、第２のケース３２は、発熱部品１１に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠き３４を有している。
第２のケース３２は、発熱部品１１と電気的に接続される回路基板１２を取り付けるための基板取付部３５を有している。

この電子機器の通風と冷却の過程を図１および図２に基づいて説明する。
図２は図１の電子機器を組み立てた後の側断面図である。
図２において、３６は第１の吸気口、３７は第２の吸気口である。
図１、図２に示すように、ヒートシンク２のベース２１に取り付けられた発熱部品１１が発熱すると、一方は、ベース２１から発熱部品１１を取り付ける面とは反対側に設けられた第１の冷却フィン２２へ伝熱すると共に、他方は発熱部品１１を取り付ける面に設けられた第２の冷却フィン２３へ伝熱し、発熱部品１１の取り付け面からの距離に応じてほぼ均等に伝熱する。
ここで、第１のケース３１は、その上部に取り付けたファン１３が作動することにより、第１および第２の吸気口３６、３７から空気が流入し第１のケース３１におけるベース２１で仕切られた風洞Ｆ１、Ｆ２内の空気が上部に向かって排出される。
上記の伝熱と通風により、冷却風はヒートシンク２のベース２１の両面に通風が可能となり、各々設けられている第１および第２の冷却フィン２２、２３を介して冷却が行われると共に、一部の冷却風は発熱部品１１に直接作用し、発熱を抑えることが可能となる。
また、ヒートシンク２と回路基板１２の間に第２のケース３２が設けられていることにより、ヒートシンク２からの回路基板１２への熱放射などによる悪影響を抑えることが可能となる。

したがって、本発明の第１実施例は、発熱部品を取り付けたベースの背面に複数の冷却フィンを有したヒートシンクと、風洞を形成し冷却フィンを収納するケースと、冷却風を冷却フィンに強制導入するファンと、を備えた電子機器において、ベースの発熱部品の取り付け面側に設けられると共に、該発熱部品に対向する部位をくり抜いた第２の冷却フィンと、第２の冷却フィンを収納し第２の風洞を形成する第２のケースと、を備えた構成にしたので、ヒートシンクのベースの両面に風洞を設けることによって放熱面積を拡大させることができると共に、発熱部品の配置や発熱量に応じて高効率の冷却を行う電子機器を得ることができる。
また、電子機器において、ファンの配置はベースで仕切られた各々の風洞を共に作用させる構成にしたので、別途ファンを設ける必要が無く、部品点数を削減することができ、コスト低減と組み立て性を向上させることができる。
また、第２の冷却フィンの内部をくり抜いた部位に設けた発熱部品に風洞を介して直接通風する構成にしたので、電子機器の冷却を効率よく行うことができる。また、第２のケースを発熱部品の位置決め用の冶具に用いることができるので、コスト削減と組み立て性を向上させることができる。
また、ヒートシンクに配置された発熱部品を接続する回路基板の基板取り付け部を第２のケースに設けたので、回路基板側の取り付け部材を削減でき、コスト低減と組み立て性を向上させることができる。

図３は本発明の第２実施例を示す電子機器の横断面図である。
図３において、１４は第２の発熱部品、３８は第３の冷却フィンである。
第２実施例が第１実施例と異なる点は、第２のケース３２には、回路基板１２のヒートシンク側に実装した第２の発熱部品１４が押し当てられると共に、この押し当てられた第２のケース３２のヒートシンク側に第３の冷却フィン３８を設けた点である。

この電子機器の通風と冷却の過程を図３に基づいて説明する。
第２の発熱部品１４は第２のケース３２に押し当てられているため、第２の発熱部品１４の熱は第２のケース３２表面から第３の冷却フィン３８へと伝熱が行われる。第３の冷却フィン３８は、第２のケース３２とベース２１とファン取り付け板３３により形成された第２の風洞Ｆ２内に配置されており、ファン１２が作動することにより、第２の風洞Ｆ２内の通風が行われると、第２の発熱部品１４で生じた熱が第３の冷却フィン３８によって放熱される。

したがって、本発明の第２実施例は、第２のケースに、回路基板のヒートシンク側に実装した第２の発熱部品を押し当て、この押し当てられた第２のケースのヒートシンク側に第３の冷却フィンを設ける構成にしたので、回路基板のヒートシンク側に実装されている発熱部品の冷却を容易に行うことができる。

本発明は、発熱部品を取り付けたベースの背面に複数の冷却フィンを有したヒートシンクと、風洞を形成し冷却フィンを収納するケースと、冷却風を冷却フィンに強制導入するファンと、を備えた電子機器において、ベースの発熱部品の取り付け面側に設けられると共に、該発熱部品に対向する部位をくり抜いた第２の冷却フィンと、第２の冷却フィンを収納し第２の風洞を形成する第２のケースと、を備えた構成にすることにより、組み立て性を確保しつつ、発熱部品の配置や発熱量に応じて高効率の冷却を行うことができ、小形で安価な、あらゆる電子機器すべてに適用できる。

本発明の第１実施例を示す電子機器の分解斜視図である。図１の電子機器を組み立てた後の側断面図である。本発明の第２実施例を示す電子機器の横断面図である。従来の電子機器を示す分解斜視図である。

符号の説明

１電子機器
１１発熱部品
１２回路基板
１３ファン
１４第２の発熱部品
２ヒートシンク
２１ベース
２２第１の冷却フィン
２３第２の冷却フィン
２４切り欠き
３１第１のケース
３２第２のケース
３３ファン取り付け板
３４切り欠き
３５基板取り付け部
３６第１の吸気口
３７第２の吸気口
３８第３の冷却フィン

Claims

ベースの上面に発熱部品を取り付け、前記ベースの背面に複数の冷却フィンを有してなるヒートシンクと、
冷却風の通風空間となる風洞を形成し前記冷却フィンを収納するケースと、
前記ケースに設けられ冷却風を前記冷却フィンに強制導入するためのファンと、
を備えた電子機器において、
前記ベースの発熱部品取り付け面側に設けられると共に、該発熱部品に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠きを有する第２の冷却フィンと、
前記第２の冷却フィンのベース取り付け面との反対側に設けられると共に、前記ベースと組み合わせることにより、前記第２の冷却フィンを収納するための第２の風洞を形成する第２のケースと、
を備えたことを特徴とする電子機器。
前記ファンは、前記ベースの両側に形成された前記各々の風洞に冷却風を導入させることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記第２のケースは、前記発熱部品に対向する部位をくり抜くように形成した切り欠きを有することを特徴とする請求項１記載の電子機器。
前記第２のケースは、前記発熱部品と電気的に接続される回路基板を取り付けるための基板取付部を有していることを特徴とする請求項１または３記載の電子機器。
前記第２のケースは、前記回路基板に実装した第２の発熱部品が押し当てられると共に、この押し当てられた前記第２のケース内側に第３の冷却フィンを設けたことを特徴とする請求項４記載の電子機器。