JP2002271069A - 電子機器の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子機器の強制冷却構造に於いて冷却用のファ
ンの送風能力を充分に利用し、冷却効果を増大させる。 【解決手段】放熱器１７と、該放熱器に送風して冷却す
るファン１９を具備する電子機器１の冷却構造に於い
て、前記ファンの排気口に絞り形状のフード２７を設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は冷却ファンを用いて
強制冷却を行う電子機器の冷却構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年電子機器の高性能化に伴い、配線基
板に搭載される電子部品の発熱量が増加していると共に
電子機器の小型化が進み充分な放熱面積を確保すること
が困難となっている。今後も電子機器の一層の高性能化
が見込まれており、電子機器の正常な機能を発揮させる
為には電子機器の冷却効率の向上を図ることが不可欠で
ある。

【０００３】従来、電子部品の発熱量が大きく、又実装
密度が高く自然放熱では充分な放熱量が得られないもの
については冷却能力を高める為、冷却ファンを用いて強
制冷却が行われている。

【０００４】冷却ファンを具備し、強制冷却を行う従来
例の冷却構造を具備する電子機器について図５、図６に
より説明する。

【０００５】図５は一部を破断し簡略化した電子機器１
の斜視図であり、図６は側断面図である。該電子機器１
は筐体２、該筐体２に組込まれたプリント基板ユニット
３、ファンユニット４により構成されている。

【０００６】前記筐体２は左右の側板５（一方は図示せ
ず）及び上板６、下板７により前後が開放された直方体
形状に形成され、前記上板６と下板７間に、前記左右の
側板５に掛渡る棚板８が設けられ、該棚板８には前後に
延びる下通風孔９が穿設されている。前記上板６は前記
下通風孔９に対向して前後に延びる短冊状の上通風孔１
０が前記下通風孔９と同間隔で穿設され、前記上板６の
下面、前記上通風孔１０の間には上ガイドレール１１が
取付けられている。該上ガイドレール１１に対向し前記
棚板８に下ガイドレール１２が設けられている。又、前
記筐体２の後面にはバックボート１３が取付けられ、該
バックボード１３には前記プリント基板ユニット３がプ
ラグインされるコネクタ（図示せず）が取付けられてい
る。

【０００７】前記プリント基板ユニット３は前記上ガイ
ドレール１１、下ガイドレール１２間に取付けられ、前
記バックボード１３のコネクタ（図示せず）に後端がプ
ラグインする様になっている。図示では４組のプリント
基板ユニット３が取付け可能となっている。

【０００８】前記プリント基板ユニット３を説明する。

【０００９】プリント配線基板１４の一面には電子部品
が実装され、更に保護カバー１５が取付けられ、又前記
プリント配線基板１４の他面には垂直方向に延びるフィ
ン１６を有する放熱器１７が取付けられている。前記プ
リント配線基板１４の上下端部は前記保護カバー１５、
放熱器１７より突出しており、前記上ガイドレール１
１、下ガイドレール１２に摺動自在に嵌合している。

【００１０】前記棚板８と前記下板７間に前記ファンユ
ニット４が取付けられている。該ファンユニット４は扁
平な箱体形状のファンケース１８に所要数のファン１９
が収納された構造であり、前記ファンケース１８の上面
は開放され、下面には前記各ファン１９と同心に通風口
２１が穿設されている。又、前記下板７には矩形形状の
吸引孔２２が穿設されている。

【００１１】前記電子機器１の稼働時には、前記ファン
１９が駆動され、前記筐体２の前面下部、後面下部及び
前記吸引孔２２より空気が吸引され、前記ファン１９よ
り吐出された風は前記プリント基板ユニット３とプリン
ト基板ユニット３（一方は図示していない）との間を通
って前記上通風孔１０より排出される。

【００１２】風が前記プリント基板ユニット３とプリン
ト基板ユニット３との間を通過する過程で、前記フィン
１６から抜熱し、前記プリント基板ユニット３、即ち前
記保護カバー１５内部の電子部品を冷却する。

【００１３】図４に於いて、上記従来例に於けるファン
１９の風速分布について説明する。

【００１４】一般に使用される冷却用のファンには軸流
ファンが使用され、上記従来例に於いても、ファン１９
としては軸流ファンが使用されている。軸流ファンは中
心部にファンモータ２３があり、その周囲が送風羽２４
となっている。前記ファンモータ２３の駆動により前記
送風羽２４がモータ軸を中心に回転することで風が発生
する。従って、風速分布は図４に示される様に、モータ
直上部が非常に小さく、翼円周部上がもっとも大きい、
極めて指向性の強い風速分布となっている。又、風は拡
散する傾向が少ないので、前記ファン１９と放熱器１７
との距離を明けたとしても、風量の不均一は改善されな
い。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記した様に、従来例
では指向性の強い風速分布となっているので、放熱器１
７を通過する冷却風の風速は、ファン１９との位置に依
存した風速分布となり、同一の放熱器１７内に於いても
位置によりフィン１６を通過する風速（風量）は異な
り、更に隣合う放熱器１７間でも異なる風速となる。

【００１６】冷却能力を算出する場合、安全側を基準と
するので、冷却風が最も弱く、プリント基板ユニット３
の冷却状態が最も悪い部分が基準となり、冷却風の風速
が大きい部分では過剰冷却となっていた。その為、電子
機器全体としては、ファンユニット４の冷却能力を有効
に利用していない状態となっており、電子機器が要求す
る以上の冷却能力を有するファンユニット４が使用され
ていることとなり、電子機器の高性能、小型化の障害と
なっている。

【００１７】本発明は斯かる実情に鑑み、ファンの送風
能力を充分に利用し、冷却効果を増大させようとするも
のである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、放熱器と、該
放熱器に送風して冷却するファンを具備する電子機器の
冷却構造に於いて、前記ファンの排気口に絞り形状のフ
ードを設けた電子機器の冷却構造に係るものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００２０】図１、図２中、図５、図６中で示したもの
と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

【００２１】筐体２の上部、上板６と棚板８間に上ガイ
ドレール１１、下ガイドレール１２を介してプリント基
板ユニット３が設けられる。該プリント基板ユニット３
は電子機器の構成に対応して、１つ又は複数設けられ
る。前記プリント基板ユニット３は一面に放熱器１７を
有している。

【００２２】前記プリント基板ユニット３の下側にファ
ンユニット２５が設けられ、該ファンユニット２５は棚
板８と下板７間に取付けられる。

【００２３】前記ファンユニット２５について説明す
る。

【００２４】該ファンユニット２５はファンケース２
６、所要数（図示では２個）のファン１９，１９により
構成される。

【００２５】前記ファンケース２６は従来例で示したも
のと略同等の形状となっているが、高さは高くなってい
る。前記ファン１９は前記ファンケース２６に従来例で
示したものと同様の配置で取付けられ、前記ファン１９
の吐出側にはフード２７が取付けられる。

【００２６】該フード２７は疑似短円筒形状であり、底
面吸入口から上面吐出口迄漸次断面積が減少する絞り形
状を有している。絞り形状としては、例えば前記底面吸
入口は前記ファン１９の排気口の形状と同等の円形又は
円形に類似した形状であり、前記底面吸入口の直径は前
記ファン１９の外径寸法と同等で、前記底面吸入口の面
積はファン排気口の面積と等しいか、若干大きくなって
いる。前記上面吐出口の形状は、円形又は円形に類似し
た形状であり、該上面吐出口の面積は前記ファン排気口
の面積からファンモータ２３部分の面積を引いた面積と
同等、即ち送風羽２４の内接外周円とファンモータ２３
の外周円とで囲まれた円環部の面積と同等となってい
る。

【００２７】而して、前記フード２７は図２に示される
様に、（底面吸入口面積＞上面吐出口面積）となる絞り
形状となっている。

【００２８】図３により、前記フード２７を設けた場合
の風速分布を説明する。

【００２９】前記ファン１９から吐出される風は前記フ
ード２７を通過することで、該フード２７の絞り効果で
外周部分、即ち風速の大きい部分が中心側に押込まれ
る。その結果、前記ファンモータ２３の直上部分の風速
が非常に小さい部分が消滅し、前記フード２７の上面で
は全面で高い風速の領域となる。更に、該フード２７を
通過する風は流路断面積が縮小されることで静圧が上昇
し、該フード２７の上面で静圧が最大となる。この為、
該フード２７から吐出された後は大気圧との圧力差で水
平方向に拡散しながら上昇する。

【００３０】而して、図３に図示される如く、前記フー
ド２７から吐出された風は、風速の分布が均一化し、広
角度に広がる分布となる。

【００３１】次に、前記フード２７を設けた本実施の形
態での作用について説明する。

【００３２】該フード２７からの吐出風は、該フード２
７の形状の絞り効果により、風速の分布が均一化され、
更に広角度に広がりつつ上昇し、前記放熱器１７に流入
する。前記吐出風が前記放熱器１７に流入する範囲は、
前記フード２７の上面と放熱器１７下端との距離が大き
い程広範囲になる（図３参照）。従って、該放熱器１７
の寸法、前記ファン１９の数、配置から前記フード２７
と放熱器１７との距離が決定され、この距離を最小値に
選択することで、該放熱器１７全体に均一で高風量の吐
出風の流入を可能とし、無駄のない高い冷却効果が得ら
れる。

【００３３】尚、絞り形状は、種々シミュレーションし
た結果、前記フード２７の底面吸入口の直径が前記送風
羽２４の内接外周円と略同じであり、又上面吐出口の面
積が前記内接外周円とファンモータ２３の外周円とで囲
まれた円環部の面積と同等である場合が最も効果的であ
った。

【００３４】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、放熱器
と、該放熱器に送風して冷却するファンを具備する電子
機器の冷却構造に於いて、前記ファンの排気口に絞り形
状のフードを設けたので、均一化した冷却風が放熱器に
供給され、放熱器全域で効果的な放熱が行われ、高い冷
却効果が得られるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す一部を破断した斜視
図である。

【図２】同前実施の形態を示す側断面図である。

【図３】本発明の実施の形態での風速分布を示す説明図
である。

【図４】従来例での風速分布を示す説明図である。

【図５】従来例を示す一部を破断した斜視図である。

【図６】同前従来例の側断面図である。

【符号の説明】

１ 電子機器 ３ プリント基板ユニット ４ ファンユニット １９ ファン ２５ ファンユニット ２６ ファンケース ２７ フード

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱器と、該放熱器に送風して冷却する
   ファンを具備する電子機器の冷却構造に於いて、前記フ
   ァンの排気口に絞り形状のフードを設けたことを特徴と
   する電子機器の冷却構造。