JP2000286580A - 電子装置の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】筐体内に収納した電子機器ユニット内の発熱体
を冷却ファンで強制空冷し筐体内に排出された排気風
を、筐体外部に排出するための排気ファンが発生する騒
音を低減し、筐体内の排気風が筐体を加熱し温度上昇す
るのを防止する。 【解決手段】筐体の排気口に設けていた排気ファンを廃
止してファン騒音を消滅させて、代りにこの排気口と筐
体内の電子機器ユニットの排気口とをダクトで接続し、
電子機器ユニットの冷却ファンを駆動することにより、
筐体内空気を冷却風として取込み発熱体を強制空冷した
後に排気風をダクトに通流させ筐体外部に排出するの
で、筐体内に排気風が排出されず筐体は排気風によって
加熱されず温度上昇することから防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筺体内に収納され
た電子機器ユニットを強制空冷し、その排気風を筺体外
部に排出する構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は、インバータ等の電子機器ユニ
ット１０の概要を正面側から見た斜視図である。図１３
において、電子機器ユニット１０の外郭を形勢するケー
ス１１は、合成樹脂製で一体成形されていて、縦長の矩
形筒状に形成された空間の冷却風通路１２と、縦長箱体
状に形成された空間の制御装置収納部１３とに隔壁１４
によって仕切られ分割されている。この隔壁１４の上部
には、冷却風通路１２と制御装置収納部１３とに連通し
て開口する矩形の切欠窓１５が設けられている。この切
欠窓１５を冷却風通路１２側から閉塞する如くに、熱伝
導率の高い金属性のヒートシンク１６が配置され隔壁１
４にねじ止め等で固着されている。このヒートシンク１
６は正面側に平面部１６Ａが形成してあり、背面側には
背面に直角に立設し上下方向に延びる板状で複数の平行
な列をなした冷却フィン１６Ｂを有している。ヒートシ
ンク１６の平面部１６Ａには、通電することによって高
熱を発生する発熱体となるスイッチング素子１７，……
が複数ねじ止め等で締付けられて圧接され取着されてい
る。このスイッチング素子１７，……を作動させるため
の制御装置を搭載した矩形の平板形状のプリント基板１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが、制御装置収納部１３の下部に
隔壁１４の面に平行に、かつ、互の面に所定間隔離間し
て設けられ略平行に配置され、隔壁１４の面に立接した
取付部材（図示せず）を介して、プリント基板１８Ａ，
１８Ｂ，１８Ｃの四隅を連通して取着されている。冷却
風通路１２の底部には吸気口１９が開口していて、この
吸気口１９のすぐ内側には冷却風通路１２に冷却風を取
込むための冷却ファン２０，……が複数配設されねじ止
め等でケース１１に装着されている。冷却風通路１２の
上部には排気口２１が開口していて、この排出口２１の
すぐ内側部分にはヒートシンク１６の冷却フィン１６Ｂ
が臨まれていて、冷却風が冷却フィン１６Ｂの表面を通
過した後に排気風となって冷却風通路１２内から外部へ
排出されるように形成されている。制御装置収納部１３
外郭をなすケース１１の天井面、左・右側面、底面に
は、スリットと２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが縦長
格子窓状に複数列ケース１１の内・外気に連通して設け
られている。ケース１１の正面側は、図示しない表示器
等を備えた操作パネルを形成していて、ケース１１の正
面側外部からケース１１内へは通気できない構造となっ
ている。

【０００３】以上のような構成において、通電によって
スイッチング素子１７から発生した熱は、スイッチング
素子１７と面接触しているヒートシンク１６の正面側平
面部１６Ａから伝播し、ヒートシンク１６内を加熱しな
がら伝導して、ヒートシンク１６が固着され支持されて
いる隔壁１４に設けられた切欠窓１５の周縁部分に達す
るが、隔壁１４は熱伝導率の低い合成樹脂で形成されて
いるので、加熱されたヒートシンク１６の熱は遮断され
る。従って、プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが収
納してある制御装置収納部１３の下部空間は、隔壁１４
と一体形成された合成樹脂製の箱体に囲まれ、周壁はヒ
ートシンク１６の熱を遮断していてこの空間の空気温度
を上昇させないようになっている。以上のようにして、
プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃには消費電力が小
さく発生熱の低い電気部品を主として実装していて、電
気部品の自己発熱による周囲の空気温度上昇は極力僅か
になるよう設定されているとともに、実装されている電
気部品がもともと熱に弱いため周囲温度を低く維持する
必要があるためプリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ
が、スイッチング素子１７の発生する温度に晒されるの
を防止することがなされる。また、制御装置収納部１３
の上部空間では、スイッチング素子１７から放出された
輻射熱により、加熱され温度上昇して膨張した空気が充
満して上方に移動し、ケース１１の天井部に設けたスリ
ット２２Ａと側面上部に設けたスリット２２Ｂを通過し
て外気に排出される。このため、希薄になった部分の空
気を補うように制御装置収納部１３の周辺空気が集まる
とともに、ケース１１の側面下部に設けたスリット２２
Ｃと底面に設けたスリット２２Ｄを通過して外気が流入
し、プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが配置されて
いる所定の間隔の隙間を上方に移動する空気層を形成す
る。この隙間に形成された空気層により、プリント基板
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに実装された電気部品の自己発
熱が熱遮断されて、プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８
Ｃ相互に悪影響を及ぼさないという断熱効果が得られる
とともに、この空気が更に上方に移動してスイッチング
素子１７，……の周辺に達して通気されることにより、
空気の自然対流による冷却が行われ、電気部品の発熱に
よる空気の温度上昇により、制御装置収納部１３に熱が
籠ることを防いでいる。

【０００４】一方、通電によってスイッチング素子１
７，…から発生した熱は、ヒートシンク１６内に伝導さ
れヒートシンク背面側の冷却フィン１６Ｂに達し、冷却
フィン１６Ｂの表面空気を加熱して空中に発散される。
そして、冷却風ファン２０，…を駆動することによっ
て、外気から冷却風が吸気口１９より冷却ファン２０，
…を通過して冷却風通路１２に取込まれ、冷却風通路１
２を順次上方に通過させ、冷却フィン１６Ｂの表面に衝
突させ加熱された空気を上方に移動させ排気風として排
気口２１から外気に排出させることによって、冷却フィ
ン１６Ｂを強制空冷してスイッチング素子１７，…の加
熱防止が図られている。この場合、冷却ファン２０，…
を複数設けている理由は、冷却風が、冷却フィン１６Ｂ
に偏って衝突して、局所適な冷却不良を生じないよう、
冷却風通路１２内を万遍なく通過させるようにするとと
もに、スイッチング素子１７，…の発熱により加熱され
るヒートシンク１６と冷却フィン１６Ｂとが一定範囲以
下の温度を維持できるように強制空冷するために充分大
きな風量を供給するものである

【０００５】図６〜図８は前述の電子機器ユニット１０
を、床置自立型の制御盤等の如き電子装置の筐体内に取
付けた状態を示したもので、図６は電子装置の筐体上部
を一部断面した部分正面図、図７は電子装置の筐体上部
を一部断面した部分右側面図、図８は電子装置の筐体上
部の平面図である。図６〜図８において、金属板によっ
て形成された電子装置の筐体３１Ａ内部に、型鋼などを
用いて形成した取付部材３２Ａ，３２Ｂを設け、この取
付部材３２Ａ，３２Ｂに二組の電子機器ユニット１０，
１０が配置されねじ止め等により取付けられている。筐
体３１Ａの天井の中央部には排気口３３Ａ，３３Ｂ（図
８参照）が筐体３１Ａの内部と外部に連通して設けられ
ている。この排気口３３Ａ，３３Ｂは、筐体３１Ａ内へ
異物が侵入するのを防止するための小角穴を複数穿設し
て格子縞状に形成した一群を一箇所として、合計二箇所
形成されている。この排気口３３Ａ，３３Ｂの外部前面
を覆うように、筐体３１Ａの天井面に所定の間隔をおい
て平行に、図示しない天蓋を設け、防滴保護の構造を形
成している。また、排気口３３Ａ，３３Ｂ毎に排気ファ
ン３４Ａ，３４Ｂが設けられていて、筐体３１Ａの内部
方向から排気口３３Ａ，３３Ｂを閉塞する如くに配置
し、ねじ止め等で筐体３１Ａに装着してあり、筐体３１
Ａ内の空気を外部に排出するために用いられる。筐体３
１Ａの表面下部には、図示しない防塵フィルタを有する
吸気口が開けられていて、簡易防塵の構造を形成してい
る。

【０００６】以上の構成において、排気ファン３４Ａ，
３４Ｂを駆動するこしによって、筐体３１Ａ内の空気は
排気ファン３４Ａ，３４Ｂを通過して排気口３３Ａ，３
３Ｂから筐体３１Ａ外部へ排出される。このため、筐体
３１Ａ内の空気圧が低下するのでこれを補うようにし
て、筐体３１Ａの正面下部に開けられた吸気口（図示せ
ず）から外気が筐体３１Ａ内に冷却風として取込まれ
る。そして、筐体３１Ａ内の空間は冷却風の通路として
機能し、取込まれた冷却風は順次筐体３１Ａ内を上方に
通過して電子機器ユニット１０，１０の底部に到来し、
矢印３６Ａ，３６Ａおよび矢印６３Ｂ，６３Ｂで示すよ
うな冷却風に分離されるものとなる。すなわち、矢印３
６Ａ，３６Ａで示された冷却風はスリット２２Ｃと２２
Ｄから流入し、プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが
配置されている所定の間隔の隙間を上方に通過して移動
し、ヒートシンク１６，１６の正面側平面部１６Ａ，１
６Ａとスイッチング素子１７，…の周辺に通気した後、
スリット２２Ａ，２２Ｂから電子機器ユニット１０，１
０の外部に矢印３６Ｃ，３６Ｃで示すような排気風とし
て筐体３１Ａ内に排出される。一方、矢印３６Ｂ，３６
Ｂで示された冷却風は冷却ファン２０，…が駆動される
ことによって吸気口１９から流入し、冷却ファン２０，
…を通過し、ヒートシンク１６，１６の背面の冷却フィ
ン１６Ｂ，１６Ｂの表面に流れた後、排気口２１，２１
から電子機器ユニット１０，１０の外部に矢印３６Ｄ，
３６Ｄで示すような排気風として筐体３１Ａ内に排出さ
れる。そして、上記の矢印３６Ｃ，３６Ｃで示された排
気風と矢印３６Ｄ，３６Ｄで示された排気風とは、電子
機器ユニット１０，１０の上部の筐体３１Ａ内の空間で
筐体３１Ａ内の空気に混合する。これらの混合した空気
は、筐体３１Ａの天井中央部に装着されている排気ファ
ン３４Ａ，３４Ｂが駆動されることにより、強制的に集
合されて、排気ファン３４Ａ，３４Ｂと排気口３３Ａ，
３３Ｂを通過して矢印３６Ｅに示すような排気風として
筐体３１Ａの外部に排出される。しかし、この従来の通
風構造によると、筐体３１Ａ内に配置された電子機器ユ
ニット１０，１０からの矢印３６Ｃ，３６Ｄ…で示され
る排気風を排出する排出口３１，…とスリット２２Ｃ，
２２Ｄ…の位置に対して、筐体３１Ａ内からの矢印３６
Ｅで示した排気風を筐体３１Ａ外へ排出する排気ファン
３４Ａ，３４Ｂと排気口３３Ａ，３３Ｂの位置が相互に
離間している筐体３１Ａファン３４Ａ，３４Ｂと排気口
３３Ａ，３３Ｂの位置が相互に離間している筐体３１Ａ
の内部では、この間の排気風の通風路において、排気風
が迂曲して通過するために、またはこの通風路が断面形
状が急激に挟窄する場所では通風抵抗の増加をもたら
し、筐体３１Ａ外部への排気風の排出量が減少し排出時
間も遅滞するものとなり、排気風は筐体３１Ａ内に部分
的に滞留するという事態を生じる。そして、この滞流し
た排気風の電子機器ユニット１０，１０の冷却ファン２
０，…が駆動されることにより、矢印３６Ｆに示す如く
に誘引され、再び電子機器ユニット１０，１０の冷却風
として取込まれることを繰返えしてしまうことになる。
従って、以上のような従来技術によれば、筐体３１Ａ内
に電子機器ユニット１０，１０から排出された矢印３６
Ｆで示されるような排気風は、排気ファン３４Ａ，３４
Ｂを用いて効率よく排出できないという欠点があった。

【０００７】この欠点を解決するために図９〜図１２に
示すような改良例がある。すなわち、電子装置の筐体内
に収納した電子機器ユニットから排出される排気風の排
気口の位置に近接し対応させて、筐体の天井に筐体内の
空気を筐体外部に排出するための排気ファンと排気口と
を増設したことにより、強制的に排気する能力を強化し
たものである。図９は電子装置の筐体上部を一部断面し
た部分正面図であり、図６においては、排気ファン３４
Ａ，３４Ｂが筐体３１Ａの天井中央部の位置に設けた状
態であるのに対して、取付位置を変更するとともに排気
ファンと排気口を増設した状態を示している。図１０は
図９における電子装置の筐体上部の平面図である。図
９，図１０において、電子装置の筐体３１Ｂ内には図６
〜図８に基いて説明した場合と同じに、二組の電子機器
ユニット１０，１０が取付けられている。この電子機器
ユニット１０，１０の上部から垂直上方に対応する筐体
３１Ｂの天井には、排気口３３Ｃ，３３Ｄ，３３Ｅ，３
３Ｆが筐体３１Ｂの内部と外部に連通して設けられてい
て、この排気口３３Ｃ〜３３Ｆ毎に排気ファン３４Ｃ，
３４Ｄ，３４Ｅ，３４Ｆが装着してあり、筐体３１Ｂ内
の空気を外部に排出するために用いられる。この排気フ
ァン３４Ｃ〜３４Ｆは各個にすべて略同一のファン特性
に設定されていて、一部の排気ファンに排気風量の負担
が偏ることなく筐体３１Ｂ内の空気を、排気ファン３４
Ｃ〜３４Ｆは各個平均的に分担して筐体３１Ｂ外部へ排
出するようになっている。従って、排気ファン３４Ｃ〜
３４Ｆを駆動することによって、筐体３１Ｂの正面下部
に開けられた吸気口（図示せず）から外気が冷却風とし
て取込まれ、筐体３１Ｂ内を上方に通過して電子機器ユ
ニット１０，１０の底部に到来する。そして図６〜図８
に基いて説明した場合と同じに、矢印３６Ａ，３６Ａで
示す冷却風は空気の自然対流による空冷を経て電子機器
ユニット１０，１０の上部のスリット２２Ａから筐体３
１Ｂ内へ、矢印３６Ｃ，３６Ｃで示す排気風として排出
され、一方、矢印３６Ｂ，３６Ｂで示す冷却風は冷却フ
ァン２０，…を駆動することにより強制空冷を経て電子
機器ユニット１０，１０の上部の排気口２１，２１から
筐体３１Ｂ内へ矢印３６Ｄ，３６Ｄで示す排気風として
排出される。そして、上記の矢印３６Ｃ…と矢印３６
Ｄ，…とで示された排気風は筐体３１Ｂ内の空気に混合
され、排気ファン３４Ｃ〜３４Ｆが駆動されることによ
って、排気ファン３４Ｃ〜３４Ｆと排気口３４Ｃ〜３４
Ｆを通過して矢印３６Ｇ，３６Ｇに示すような排気風と
して筐体３１Ｂ外部に排出される。

【０００８】また、図１１は電子装置の筐体上部を一部
断面した部分正面図であり、図９においては、筐体３１
Ｂ内に同一外形寸法の二組の電子機器ユニット１０，１
０を収納した状態であるに対して、異なる外形寸法の電
子機器ユニットを収納した場合の状態を示したものであ
る。図１２は図１１における電子装置の筐体上部を一部
断面した部分右側面図である。図１１，図１２におい
て、電子装置の筐体３１Ｃの内部に形成した取付部材３
２Ａ，３２Ｂには一組の電子機器ユニット１０が配置さ
れ取付けられ、取付部材３２Ａ，３２Ｃには二組の小型
電子機器ユニット４０，４０が配置され取付けられてい
る。この二組の小型電子機器ユニット４０，４０の冷却
風の必要合計風量は一組の電子機器ユニット１０の冷却
風の必要風量と略等しいものとなっていて、その冷却風
の取込みと冷却後の排気風の通風方向は相互に相似して
同様のものとなっている。そして、筐体３１Ｃの天井に
設けた排気ファン３４Ｇ，３４Ｈ，３４Ｊ，３４Ｋは各
個にすべて略同一のファン特性に設定されていて、一部
の排気ファンに排気風量の負担が偏ることなく筐体３１
Ｃ内の空気を各個平均的に分担して筐体３１Ｃ外部へ排
出するようになっている。従って、筐体３１Ｃ内の通風
路において、二組の小型電子機器ユニット４０，４０毎
に、矢印３６Ｇ，３６Ｇで示す冷却風は空気の自然対流
による空冷を経て電子機器ユニット４０，４０の上部に
矢印３６Ｊ，３６Ｊで示す排気風として排出され、矢印
３６Ｈ，３６Ｈで示す冷却風は冷却ファン４１，…を駆
動することにより、強制空冷を経て電子機器ユニット４
０，４０の上部に矢印３６Ｋ，３６Ｋで示す排気風とし
て排出される。そして、上記の矢印３６Ｊ，…と矢印３
６Ｋ，で示された排気風は筐体３１Ｃ内の空気に混合さ
れ、排気ファン３４Ｇ，３４Ｈが駆動されることによ
り、排気ファン３４Ｇ，３４Ｈと排気口（図示せず）を
通過して矢印３６Ｈで示すような排気風として筐体３１
Ｃの外部に排出される。同時に、一組の電子機器ユニッ
ト１０についても、図９，図１０に基いて説明した場合
と同じに矢印３６Ａ，３６Ｂで示す冷却風が矢印３６
Ｃ，３６Ｄで示す排気風になり筐体３１Ｃ内の空気と混
合し、排気ファン３４Ｊ，３４Ｋが駆動することにより
矢印３６Ｇで示す排気風となり筐体３１Ｃ外部へ排出さ
れるものとなっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上の如き従来の筐体
内に収納された発熱体の冷却構造においては、電子装置
の筐体内全空間を冷却風の通風路として形成しているた
め、筐体天井部に設置された排気ファンを駆動するこに
より、図６において矢印３６Ｌで示すような、また図９
において矢印３６Ｍで示すような空気の流れが、筐体内
に配置され取付けられた電子機器ユニット１０，１０の
対向側面部間の隙間空間に生じる。また、図１１，図１
２においては、小型電子機器ユニット４０，４０の取付
け奥行寸法が筐体奥行寸法に較べて小さいために生じた
小型電子機器ユニット４０，４０の正面空間に矢印３６
Ｎで示すような空気の流れが生じる以上のような空気の
流れは電機機器ユニットの冷却には直接寄与しないもの
であって、筐体内に多量の空気を通過させ換気させるた
めに、排気ファンは風量の大きなものが多数必要とされ
るものとなり、排気ファンから発生する騒音は大きなも
のとなるとともに筐体の生産コストが高騰するという環
境面と経済面とにおいての欠点があった。

【００１０】また、排気ファンには寿命のあることか
ら、電機装置の信頼性を維持するために、３〜５年程度
ごとに定期的な交換作業を行なうので、このための作業
空間を筐体内に確保しなければならないにも拘らず、こ
の空間は排気風の通路を兼ねて形成されるためこの空間
容積は極力縮小する事が要求される。すなわち、図９，
図１０に基いて説明した如く、排気ファンを筐体内に収
納した電機機器ユニット毎に対応させて配置した場合、
筐体内に排気風が滞留するのを防ぐために、排気風通路
を極力短縮するなどの配慮が要求され、筐体の構造や排
気ファンと電子機器ユニットしの配置場所が制約されて
しまい、筐体の構造設計の自由度に制限を受けるという
不具合があった。

【００１１】更には、電子装置の筐体内には電子機器ユ
ニット以外に、図示しない主回路配線、変圧器、リアク
トル等の発熱する機器が収納されていて、これらの機器
は電子機器ユニットに取着されている発熱体であるスイ
ッチング素子に比較すれば、格段に発熱量は小さいもの
であるが、機器周辺の空気を暖めて自然対流により筐体
内の空気と混合され筐体内に充満させるものとなってい
る。これらの暖められた空気の大部分は筐体天井に設け
られた排気ファンによっても筐体外部に排出されるが、
一部分の空気は筐体内の隅部の空間に滞留して熱が籠る
事態を生じる。しかし、この滞留して籠った熱は、金属
製の筐体自体に吸収され、外気に対する放熱体として機
能する筐体の外表面から外気に放出され、筐体内の空気
の温度上昇は低減されるようになっている。ところが、
電子機器ユニットに取着された発熱体を冷却して加熱さ
れた排気風が一旦筐体内に放出され、筐体内空気と混合
されて排気ファンにより排気口から排出される通風構造
となっているので、この排気風が筐体の内部と外部に連
通して設けられ排気口として形成されているところの穿
設された小角穴の周縁に衝突して、筐体の天井板を加熱
し、筐体自体の温度を上昇させてしまうために、筐体内
に籠って暖められた空気熱を筐体に吸収し難く作用する
ので、筐体自体の外気に対する放熱体としての冷却効果
を低下させるという欠点があった。

【００１２】本発明は、上記の欠点を解決するためにな
されたものであって、その目的は、排気ファンを廃止す
ることにより、排気ファンから発生する騒音を消滅させ
るとともに、筐体の生産コストを低減し、筐体内におけ
る電子機器ユニットの配置場所の制約を解いて構造設計
の自由度を増し、また、筐体内に配置された電子機器ユ
ニットから排出される排気風を、筐体内の空気と混合さ
せない構造とすることにより、筐体内の空気と筐体自体
を加熱しないようにして、筐体内の暖められた空気の熱
を筐体に吸収され易くするとともに、この熱を筐体の外
表面に発散させ外気に放出して筐体内空気の温度上昇を
低減し、筐体自体の外気に対する放熱体としての冷却効
果の低下を防止した電子装置の冷却構造を提供するもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、電子装置の金属性筐体内に収納された電子
機器ユニットの底部に設けた吸気口の内側に有する冷却
ファンを駆動することにより、前記筐体内の空気を前記
吸気口から取込み、前記電子機器ユニット内に備えた発
熱体を強制空冷して加熱された排気風を前記電子機器ユ
ニット上部に設けた排気口より排出した後に、前記冷却
ファンを駆動するこによって排出する冷却構造におい
て、前記電子機器ユニット上部に設けた排気口と前記筐
体の天井部に設けた排気口とを接続してなるダクト部材
を設けたことにより、前記加熱された排気風と前記筐体
と筐体内空気との間に熱遮蔽手段を構成した冷却構造と
してものである。

【００１４】上記した本発明の電子装置の冷却構造によ
れば、電子機器ユニットの冷却ファンを駆動することに
より、発熱体への強制空冷がなされることともにその排
気風を筐体外部に排出する構造としたので、従来の、排
気風を筐体外部へ排出するために筐体天井部に設けてい
た排気ファンは不要となって廃止することが可能とな
り、排気ファンから発生していた騒音は消滅するととも
に排気ファンを用いることに要していた筐体の生産コス
トは低減される。そして、電子機器ユニットに設けられ
た排気口と筐体に設けられた排気口とをダクト部材で接
続して、ダクト部材内にのみ排気風を通流させて、排気
風の熱が直接に伝播して筐体と筐体内空気の温度を上昇
させないよう熱遮蔽することによって、筐体内に収納さ
れた発熱機器によって暖められた筐体内空気の熱を、金
属製の筐体に吸収させ易くするとともに、この熱を筐体
外表面から外気に放出して筐体内空気の温度上昇を低減
できるようにして、筐体自体の外気に対する放熱体とし
ての冷却効果の低下が防止されるものとなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図５
に基いて説明する。図１〜図５は、電子機器ユニットを
電子装置の筐体内に取付けた状態を示したもので、図１
は電子装置の筐体上部を正面側から模式的に見た部分斜
視図、図２は電子装置の筐体上部を正面側から模式的に
見た部分分解斜視図、図３は電子装置の筐体上部を一部
断面した部分正面図、図４は電子装置の筐体上部を一部
断面した部分右側面図、図５は電子装置の筐体上部の平
面図である。図１〜図５において、金属板によって形成
された電子装置の筐体１の内部に、型鋼などを用いて形
成した取付部材２Ａ，２Ｂを設け、この取付部材２Ａ，
２Ｂに二組の電子機器ユニット１０，１０が配置されね
じ止め等により取付けられている。この電子機器ユニッ
ト１０，１０の上部に設けてある排気口２１，２１（図
１３参照）から垂直上方に対応する位置の筐体１の天井
板には、電子機器ユニット１０，１０の排気口２１，２
１と略同一寸法で矩形の排気口１Ａ，１Ｂ（図２参照）
が開けられてある。この排気口１Ａ，１Ｂと電子機器ユ
ニット１０，１０の排気口２１，２１とを比較的熱伝導
率の低い材質、例えば合成樹脂で矩形筒状に形成された
ダクト部材３Ａ，３Ｂで接続して配置し、排気風通路４
Ａ，４Ｂを形成していて、底部が入口側であり、上部が
出口側になっている。この排気風通路４Ａ，４Ｂの入口
側と電子機器ユニット１０，１０の排気口２１，２１と
の接続点、および排気風通路４Ａ，４Ｂの出口側と筐体
１の天井板に開けられた排気口１Ａ，１Ｂとの接続点
は、ゴムなどの材質からなるパッキン等（図示せず）を
用いてシールを施することにより、筐体１内の空気と排
気風通路４Ａ，４Ｂ内の空気とを隔離して気密を維持し
ている。排気風通路４Ａ，４Ｂの出口側には、合成樹脂
で形成した保護カバー５Ａ，５Ｂが配置され、筐体１の
天井板に開けられた排気口１Ａ，１Ｂの周縁部四隅に設
けた雌ねじ構造１Ｃ，１Ｄに保護カバー５Ａ，５Ｂに設
けた取付穴５Ｃ，５Ｄを対応させ、ねじで螺合して締付
け、筐体１に取付けられている。この保護カバー５Ａ，
５Ｂには、小角穴６Ａ，６Ｂが複数設けられ格子縞状&#
9;に形成され、筐体１内に収納されている電子機器ユニ
ット１０，１０の排気口２１，２１に筐体１の外部から
異物が侵入するのを防止していて、更に、この外部全面
を覆うように、筐体１の天井面に所定の間隔において平
行に、図示しない天蓋を設け、防滴保護の構造を形成し
ている。また、筐体１内には、電子機器ユニット１０，
１０以外に、図示しない主回路配線、変圧器、リアクト
ル等の機器が収納されている。筐体１の正面下部には、
図示しない防塵フィルタを有する吸気口が開けられてい
て、簡易防塵の構造を形成している。

【００１６】以上の構成において、電子機器ユニット１
０，１０の底部に設けられた冷却ファン２０，…を駆動
することによって、筐体１内の空気は電子機器ユニット
１０，１０の吸気口１９から冷却ファン２０，…を通過
して冷却風通路１２，１２内に取込まれ、冷却風通路１
２，１２内を強制的に通流され、ダクト部材３Ａ，３Ｂ
の排気風路４Ａ，４Ｂ内を上昇して保護ガハー５Ａ，５
Ｂに達し、小角穴６Ａ，６Ｂをすり抜けて筐体１の外部
に排出される。このため、筐体１内に空気圧が低下する
のでこれを補うようにして、筐体１の正面下部に開けら
れている吸気口（図示せず）から外気が筐体１内に冷却
風として取込まれる。そして、筐体１内の空間は冷却風
の通路として機能し、取込まれた冷却風は順次筐体１内
を上方に通過して電子機器ユニット１０，１０の底部に
到来し、矢印７Ａ，７Ｂで示すような冷却風となって、
吸気口１９，１９から冷却ファン２０，…によって吸い
込まれ冷却風通路１２，１２を通過し冷却フィン１６Ｂ
に至り、通電するこによって発熱体となるスイッチング
素子１７によって加熱され温度上昇したヒートシンク１
６の冷却フィン１６Ｂにおける冷却操作が行われ、冷却
風は排気風となってダクト部材３Ａ，３Ｂ内の排気風通
路４Ａ，４Ｂを上昇し保護カバー５Ａ，５Ｂの小角穴６
Ａ，６Ｂをすり抜け、矢印７Ｃ，７Ｄで示すような排気
風となって筐体１外部に排出されることを繰返すものと
なる。

【００１７】この場合、排気風通路４Ａ，４Ｂは、迂曲
することなく、かつ、通風路断面形状が変化することな
く一定の矩形筒状であるとともに、通風路長さにおい
て、充分に短距離の通風経路を形成していて通風抵抗は
小さなものとなっている。また、もともと、電子機器ユ
ニット１０，１０においては、冷却フィン１６Ｂ，１６
Ｂが強制空冷によってより低い温度を維持できるよう
に、充分大きな風量の冷却風を供給するとともに、冷却
風が冷却フィン１６Ｂ，１６Ｂに偏って衝突し局所的な
冷却不良を生じないよう冷却風通路１２，１２内を万遍
なく通流させるために、冷却ファン２０，…は複数設け
られていて通常よりも強制空冷の能力は強化され余裕の
あるものとなっている。従って、電子機器ユニット１
０，１０の排気口２１，２１からの延長通風経路に通風
抵抗の小さな排気風通路４Ａ，４Ｂと保護カバー５Ａ，
５Ｂとを接続するとともに、電子機器ユニット１０，１
０の吸気口１９，１９への延長通風経路に相当する冷却
風通風経路においても筐体１の正面下部に設けた吸気口
（図示せず）の通風断面積を大きくするなど通風抵抗を
充分小さなものとして接続した通風経路を形成すること
により、筐体１内に収納された電子機器ユニット１０，
１０毎に独立して行われている強制空冷する能力が阻害
されることなく機能するとともに筐体１全体の空冷能力
の向上が図られたものとなっている。そして、この冷却
フィン１６Ｂ，１６Ｂを冷却した後の矢印７Ｃ，７Ｄで
示す排気風は筐体１内の空気と混合されることなく外部
に排出される構造とし、更に、ダクト部材３Ａ，３Ｂと
保護カバー５Ａ，５Ｂは熱伝導率の低い合成樹脂で形成
することによる熱遮蔽手段を構成したことにより、ヒー
トシンク１６，１６の冷却フィン１６Ｂ，１６Ｂから矢
印１７Ｃ，１７Ｄで示すような排気風に伝達された熱は
筐体１天井板と筐体１内の空気に対して遮蔽され熱伝導
されることがなく、筐体１自体と筐体１内の空気とが温
度上昇するのを防いでいる。

【００１８】一方、従来通り、電子機器ユニット１０，
１０の制御装置収納部１３，１３の上方空間では、スイ
ッチング阻止１７，…から放出された輻射熱により加熱
された空気が温度上昇して軽くなり、上方に移動し、ケ
ース１１の天井部に設けたスリット２２Ａや側面上部に
設けたスリット２２Ｂから、矢印７Ｆ，７Ｈで示すよう
な排気風となって流出し筐体１内に排出される。このた
め、希簿になった空気を補うように、ケース１１の側面
下部に設けたスリット２２Ｃや底面部に設けたスリット
２２Ｄから、筐体１内の空気が矢印７Ｅ，７Ｇに示すよ
うな冷却風となって制御装置収納部１３，１３に流入し
て、プリント基板１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃが配置されて
いる所定の間隔の隙間を上方に通過して移動し、スイッ
チング素子１７，…の表面に達して通気された後、矢印
７Ｆ，７Ｈで示すような排気風となって筐体１内に排出
されることが繰返される。このように、プリント基板１
８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの冷却後にスイッチング素子１
７，…が筐体１内の空気を用いた自然対流による冷却が
行われることによって、発熱部品の自己発熱による空気
の温度上昇により、制御装置収納部１３，１３に熱が籠
ることを防いでいる。

【００１９】次に、この自然対流による冷却により暖め
られた空気と、電子機器ユニット１０，１０以外に筐体
１内に収納された図示しない主回路配線、変圧器、リア
クトル等により暖められた空気とは、混合されて筐体１
内の天井やその近傍に滞留するが、この空気の熱は、金
属製の筐体１自体に吸収され、外気に対する放熱体とし
て機能する筐体１の外表面から外気に放出され、筐体１
内の空気の温度上昇は低減されるようになっている。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
機機器ユニットの上部に設けられた排気口と、この電子
機器ユニットを収納している電子装置の筐体天井部に設
けられた排気口とに、ダクト部材を配置して接続し、電
子機器ユニットの底部に設けた吸気口の内側に有する冷
却ファンを駆動することにより、筐体内の空気を電子機
器ユニット内に冷却風として取込み、この冷却風で発熱
体を冷却した後の加熱された排気風を、ダクト部材内に
流通させて筐体外部に排出する構造としたので、電子機
器ユニット内の発熱体の冷却の直接寄与しない空気の流
れが発生せず、従来の筐体内空間に形成していた排気風
経路は途絶するから、排気風を筐体外部へ排出するため
に筐体天井部に設けていた排気ファンは不要となり廃止
することが可能となり、排気ファンから発生していた騒
音が消滅して環境面における改善が図られるとともに、
排気ファンを用いることに係わるコストが節約され筐体
の生産コストが低減できて、発熱体の冷却がより経済的
に行われるという効果を奏する。

【００２１】また、排気ファンの交換作業とその作業空
間を筐体内に確保することが不要となり、電子装置の保
守作業時間の削減が図られるとともに、この作業空間は
排気風の通流経路と同一空間に形成されていて、排気風
が筐体内に滞留する事を回避するための空間を形成する
ために、筐体内に収納されている機器配置の場所に制限
を受けるという制約を生じていたことから解放され、筐
体の構造設計の障害が除去されて設計の自由度が増すと
いう効果を奏する。

【００２２】更には、本発明によって、筐体の構造を複
雑化することなく、加熱された排気風と筐体内空気との
混合が防止されるとともに、筐体の天井板に排気風が衝
突しない構造としたことにより、加熱された排気風と筐
体内空気および筐体との間に熱遮蔽がなされ、筐体内空
気と筐体とが加熱された排気風によって温度上昇しない
ので、筐体内に収納されている発熱機器によって暖めら
れた筐体内空気の熱を金属製の筐体に吸収させ易くな
り、この熱を筐体の外表面から外気に放出し筐体内空気
の温度上昇を低減させることができ、筐体自体の外気に
対する冷却効果の低下を防止できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る電子装置の筐体上部を正面
側から模式的に見た部分斜視図である。

【図２】図２は本発明に係る電子装置の筐体上部を正面
側から模式的に見た部分分解斜視図である。

【図３】図３は本発明に係る電子装置の筐体上部を一部
断面した部分正面図である。

【図４】図４は本発明に係る電子装置の筐体上部を一部
断面した部分右側面図である。

【図５】図５は本発明に係る電子装置の筐体上部の平面
図である。

【図６】図６は従来の電子装置の筐体上部を一部断面し
た部分正面図である。

【図７】図７は図６における電子装置の筐体上部を一部
断面した部分右側面図である。

【図８】図８は図６における電子装置の筐体上部の平面
図である。

【図９】図９は図６における排気ファンを増設した状態
を示す電子装置の筐体上部の部分正面図である。

【図１０】図１０は図９における電子装置の筐体上部の
平面図である。

【図１１】図１１は図９における他の従来例を示す筐体
上部の部分正面図である。

【図１２】図１２は図１１における電子装置の筐体上部
の右側面図である。

【図１３】図１３は電子機器ユニットの概要を正面側か
ら見た斜視図である。

【符号の説明】

１ 筐体 １Ａ 排気口 １Ｂ 排気口 １Ｃ 雌ねじ構造 １Ｄ 雌ねじ構造 ２Ａ 取付部材 ２Ｂ 取付部材 ３Ａ ダクト部材 ３Ｂ ダクト部材 ４Ａ 排気風通路 ４Ｂ 排気風通路 ５Ａ 保護カバー ５Ｂ 保護カバー ５Ｃ 取付穴 ５Ｄ 取付穴 ６Ａ 小角穴 ６Ｂ 小角穴 ７Ａ 冷却風 ７Ｂ 冷却風 ７Ｃ 排気風 ７Ｄ 排気風 ７Ｅ 冷却風 ７Ｆ 排気風 ７Ｇ 冷却風 ７Ｈ 排気風 １０ 電子機器ユニット １１ ケース １２ 冷却風通路 １３ 制御装置収納部 １４ 隔壁 １５ 切欠窓 １６ ヒートシンク １６Ａ 平面部 １６Ｂ 冷却フィン １７ スイッチング素子 １８Ａ プリント基板 １８Ｂ プリント基板 １８Ｃ プリント基板 １９ 吸気口 ２０ 冷却ファン ２１ 排気口 ２２Ａ スリット ２２Ｂ スリット ２２Ｃ スリット ２２Ｄ スリット ３１Ａ 筐体 ３１Ｂ 筐体 ３１Ｃ 筐体 ３２Ａ 取付部材 ３２Ｂ 取付部材 ３２Ｃ 取付部材 ３３Ａ 排気口 ３３Ｂ 排気口 ３３Ｃ 排気口 ３３Ｄ 排気口 ３３Ｅ 排気口 ３３Ｆ 排気口 ３４Ａ 排気ファン ３４Ｂ 排気ファン ３４Ｃ 排気ファン ３４Ｄ 排気ファン ３４Ｅ 排気ファン ３４Ｆ 排気ファン ３４Ｇ 排気ファン ３４Ｈ 排気ファン ３４Ｊ 排気ファン ３４Ｋ 排気ファン ３６Ａ 冷却風 ３６Ｂ 冷却風 ３６Ｃ 排気風 ３６Ｄ 排気風 ３６Ｅ 排気風 ３６Ｆ 排気風 ３６Ｇ 排気風 ３６Ｈ 排気風 ３６Ｊ 排気風 ３６Ｋ 排気風 ３６Ｌ 空気の流れ ３６Ｍ 空気の流れ ３６Ｎ 空気の流れ ４０ 小型電子機器ユニット ４１ 冷却ファン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子装置の金属製筺体内に収納された電
   子機器ユニットの底部に設けた吸気口の内側に有する冷
   却ファンを駆動することにより、前記筺体内の空気を前
   記吸気口から取込み、前記電子機器ユニット内に設けた
   発熱体を強制空冷して加熱された排気風を、前記電子機
   器ユニット上部に設けた排気口より排出した後に、前記
   筺体の天井部に設けた排気口より筺体外部に前記冷却フ
   ァンを駆動することによって排出する冷却構造におい
   て、前記電子機器ユニット上部に設けた排気口と前記筺
   体の天井部に設けた排気口とを接続してなるダクト部材
   を設けたことにより、前記加熱された排気風と前記筺体
   と筺体内空気との間に熱遮蔽手段を構成したことを特徴
   とする電子装置の冷却構造。