JP2004006744A - 電子機器用冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケース内に収納した発熱部からの熱を効率よく放熱して冷却することが可能で、小型化及び軽量化を図ることができ、日射による熱負荷を軽減することができる電子機器用冷却装置を提供する。
【解決手段】内ケース３内に電子機器の回路基板１０を収納し、内ケース３の外側を中間ケース１で覆い、その外側に外ケース２を配設し、内気ファン４と外気ファン５の送風により回路基板１０を冷却する。外気ファン５により送風する外気通路１２内に、金属薄板をコルゲート状に成形しルーバを切り起こした構造の外気用コルゲートルーバフィン７が配設される。外ケース２の外側にサンシェード板３１〜３４が装着される。サンシェード板３１〜４３の外側に太陽電池３５が装着され、太陽電池３５で発生した電力を用いて外気ファン５を駆動する。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動電話網の無線基地局など、屋外などに設置される電子機器内で発生する熱を効率よく放熱する電子機器用の冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、移動電話網の無線基地局として多くの無線通信装置がビルの屋上、支柱の上などの屋外に設置されているが、この種の無線通信装置には、送信用の増幅回路などに発熱量の大きいパワー素子が使用されるため、装置自体の発熱量が増大している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この種の通信機器の回路基板の発熱は、回路素子の温度上昇をもたらし、電子回路の動作性能の低下や故障の原因となるため、発熱を空気流により放熱して冷却する冷却装置を通常設けている。しかし、従来のこの種の無線通信機器の冷却装置としては、一般に、通信機器の密閉された内ケースの外側を外ケースにより包囲し、外ケースの外面にアルミダイキャスト製の冷却用フィン（ヒートシンクフィン）を設けただけの比較的簡単な構造である。したがって、内ケース内で発生した発熱を外ケースの外面のヒートシンクフィンで放熱するように冷却するため、冷却能力が低く、通信機器内部の増加した発熱量を、従来のヒートシンクフィンで効率よく放熱することが難しいという課題があった。
【０００４】
このために、この種の屋外に設置される通信機器の冷却装置として、外ケースの外面に大形のヒートシンクフィンを設けることが検討されたが、大形のヒートシンクフィン、例えばフィンのピッチが２０ｍｍで、フィンの高さが４０ｍｍのヒートシンクフィンをアルミダイキャストで製作するには、非常に高い製造コストがかかり、また、ヒートシンクフィン自体の重量も、例えば２０ｋｇ以上と増大するため、冷却装置を含む無線通信装置の重量が非常に重くなり、ビルの屋上や支柱の上に設置する際、多くの人手を必要とし、設置作業性が非常に悪くなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上述の課題を解決するものであり、ケース内に収納した発熱部からの熱を効率よく放熱して冷却することが可能で、小型化及び軽量化を図ることができ、さらに日射による熱負荷を軽減することができる電子機器用冷却装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の電子機器用冷却装置は、ケース内に電子機器の発熱部を収納し、ファンの送風により発熱部を冷却する電子機器用冷却装置において、ファンにより送風する空気の通路内に、金属薄板をコルゲート状に成形しルーバを切り起こした構造のコルゲートルーバフィンが配設され、ケースの外側にサンシェード板が装着され、サンシェード板の外側に太陽電池が装着され、太陽電池で発生した電力を用いてファンを駆動することを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記の冷却装置では、請求項２のように、ケースが略直方体形状に形成され、ケースを屋外に設置した際、ケースの外面が略真上を向く天面、ケースの外面が略南を向く南面、ケースの外面が略東を向く東面、ケースの外面が略西を向く西面に、各々前記サンシェード板を取り付けることができる。
【０００８】
さらに、上記冷却装置では、請求項３の発明のように、発熱部が内ケース内に収容され、内ケースの外側に内気通路を介して中間ケースが内ケースを包囲するように配設され、内ケース内の空気を中間ケース内の内気通路との間で循環させる内気ファンが配設され、内気通路内に内気用コルゲートルーバフィンが配設され、中間ケースの外側に外気通路を介して外ケースが中間ケースを囲うように配設され、外気通路の空気を流通させる外気ファンが配設され、外気通路内に外気用コルゲートルーバフィンを配設して構成することができる。
【０００９】
【作用】
このような電子機器用冷却装置は、例えば移動電話網の無線基地局となる無線通信装置用の冷却装置として、ビルの屋上、支柱の上などの屋外に設置される。このような屋外の環境下に設置される電子機器には日中、直射日光が照射され、電子機器用冷却装置は高い日射負荷にさらされる。しかし、本冷却装置のケースの外側には、サンシェード板が装着されているため、ケース外面には日陰が形成され、直射日光による日射負荷は軽減され、ケース内の温度上昇を効果的に抑制することができる。また、サンシェード板の外側に太陽電池が装着され、太陽電池で発生した電力を用いて冷却用のファンを駆動するため、冷却装置で使用する電力を太陽電池の起電力でまかない、電力消費量を低減することができる。
【００１０】
上記構成の電子機器用冷却装置では、内気ファンの駆動により、発熱部を収容した内ケース内の空気は、内気ファンに吸引されて、内ケース内と中間ケース内の内気通路を循環する。この間、内ケース内の発熱部から発生した熱は、内ケース内を流れる空気に熱伝導され、空気の温度を上昇させて熱交換を行い、発熱部の温度は低下する。
【００１１】
一方、内ケース内と中間ケース内の内気通路を循環する内側の空気の温度は、発熱部から放熱される熱を奪って上昇するが、内気用コルゲートルーバフィンを通過する際、有効放熱面積の広いコルゲートルーバフィンに接触して、空気の熱がこのフィンに高い効率で伝達され、これによって、内ケース内の空気の温度の上昇が抑制され、内ケース内の発熱部は、温度上昇を抑えた冷却空気の流通により効果的に冷却される。
【００１２】
一方、内気用コルゲートルーバフィンに伝達された熱は、中間ケースに伝達され、さらに中間ケースから外気用コルゲートルーバフィンに伝達され、外気用コルゲートルーバフィンの温度を上昇させる。外気ファンの駆動により、外気が中間ケースの外側で外ケースの内側の外気通路を流通するから、外気が外気通路に配設された外気用コルゲートルーバフィンの周囲を通過するとき、外気用コルゲートルーバフィン７の熱がその広い放熱面積により外気に高い効率で熱伝達され、外気用コルゲートルーバフィンは効果的に冷却され、これによって、発熱部が冷却され、その温度上昇が抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の冷却装置を適用した電子機器としての無線通信装置の斜視図を示し、図２はその部分切り欠き斜視図を、図３は中間ケース１内の内ケース３の斜視図を示し、図４，５はその断面図を示している。
【００１４】
図において、３は内部に収容室１３を形成して矩形の箱型に形成された内ケースであり、収容室１３内には発熱部となる回路素子、その他トランス等の電気機器を実装した回路基板１０が収納される。この内ケース３は、図４に示すように、背面部が開口され、図３に示すように、その正面には収容室１３内の空気を循環させるための内気ファン４が取り付けられる。
【００１５】
内気ファン４のケーシング１４は、内ケース３内の空気を吸引するように取り付けられ、ファンにより吸引した空気をラジアル方向に送風するように、ケーシング１４の外周部に送風口１５が形成されている。内気ファン４は、図３では１台が内ケース３の正面側に取り付けられているが、ケースの大きさによっては２台以上設けることもできる。
【００１６】
内ケース３の外側には空間を形成した状態で、中間ケース１がその周囲全体を包囲するように配設される。中間ケース１は密閉構造を持った矩形の箱型に形成され、中間ケース１の内側で内ケース３の外側の空間には、内気通路１１が内ケース３の周囲全体に形成される。つまり、内ケース３は密閉構造の中間ケース１によって包囲され、内側の空気が内ケース３の内と外を流通するための内気通路１１が中間ケース１内に形成されている。
【００１７】
そして、この内気通路１１内に、内気用コルゲートルーバフィン６が配設される。この内気用コルゲートルーバフィン６は、アルミニウムなどの金属薄板（例えば厚さ０．２ｍｍ）をフィン材料として、１対の歯付き成形ローラによりコルゲート状に成形されたコルゲートフィンであり、歯付き成形ローラにはルーバ成形用のルーバ切り刃が設けられ、多くのルーバがコルゲートフィンの各所に切り起こすように形成されている。このようなアルミニウムの薄板製で、コルゲート状に成形されると共に、多数のルーバを切り起こして形成された内気用コルゲートルーバフィン６は、極めて軽量であると共に、良好な熱伝導性を有し、空気の流通により非常に高い熱交換効率（冷却効率）を有している。
【００１８】
このような内気用コルゲートルーバフィン６は、図３に示すように、そのコルゲート方向を内ケース３の周囲方向とし、コルゲートによって形成された溝方向を空気の通風方向に向けて、内ケース３の外周部に取り付けられ、ロウ付けによりケースの外面に固定される。さらに、内気用コルゲートルーバフィン６は、図４，５に示すように、中間ケース１の内周面にもロウ付けにより固定される。このように、内気用コルゲートルーバフィン６を内ケース３の外周面と中間ケース１の内周面にロウ付けすることにより、ケースの放熱面積を有効に拡大することができる。したがって、内気ファン４により内気通路１１内を空気が通過する際、放熱面積の広い内気用コルゲートルーバフィン６の周囲を通過して流通し、空気とフィン間で熱交換が効率よく行われる。
【００１９】
さらに、中間ケース１の外側に外ケース２がそれを包囲するように配設される。この外ケース２は矩形の箱型に形成され、内側に空間を持った状態で中間ケース１の外側に被せられ、これによって、中間ケース１と外ケース２の間に、空気の流通路として外気通路１２が形成される。外ケース２の背面には外気と連通する開口部が設けられ、その正面側には外気ファン５が外ケース２内の外気通路１２の空気を外側に送風するように配設される。外気ファン５は図１のように２台が外ケース２の正面に装着されるが、ケースの大きさによっては１台であっても、３台以上設けることもできる。
【００２０】
さらに、この外気通路１２内に、外気用コルゲートルーバフィン７が配設される。外気用コルゲートルーバフィン７は、上記の内気用コルゲートルーバフィン６と同じ構造のフィンであり、アルミニウムなどの金属薄板（例えば厚さ０．２ｍｍ）をフィン材料として、１対の歯付き成形ローラによりコルゲート状に成形されたフィンであり、歯付き成形ローラにはルーバ成形用のルーバ切り刃が設けられ、多くのルーバがコルゲートフィンの各所に切り起こすように形成されている。
【００２１】
この外気用コルゲートルーバフィン７も、図２に示すように、そのコルゲート方向を中間ケース１の周囲方向とし、コルゲートによって形成された溝方向を空気の通風方向に向けて、中間ケース１の外周部に取り付けられ、ロウ付けによりケースの外面に固定される。さらに、外気用コルゲートルーバフィン７は、図４，５に示すように、外ケース２の内周面にもロウ付けにより固定される。
【００２２】
次に、上記構成の電子機器用冷却装置の動作を説明すると、この冷却装置は、内ケース３内に収容された電子機器の動作中、内ケース３に取り付けられた内気ファン４と外ケース２に取り付けられた外気ファン５が運転・駆動される。
【００２３】
内気ファン４の駆動により、内ケース３内つまり発熱部である回路基板１０を収容した収容室１３内の空気は、内気ファン４に吸引されて中間ケース１内の内気通路１１に向けて送風される。中間ケース１内は密閉構造であり、内ケース３の背面がケース１内に開口しているから、中間ケース１内の内気通路１１に送風された空気はそこを通り、再び内ケース３内に戻って、内ケース３内と中間ケース１内の内気通路１１を循環する。この間、回路基板１０のパワー素子等から発生した熱は、収容室１３内を流れる空気に伝導され、空気の温度を上昇させて熱交換され、相対的に回路基板１０の温度は低下する。
【００２４】
一方、内ケース３内と中間ケース１内の内気通路１１を循環する内側の空気の温度は、回路基板１０から放熱される熱を奪って上昇するが、内気用コルゲートルーバフィン６を通過する際、極めて広い有効放熱面積を持つコルゲートルーバフィン６に接触して、空気の熱が内気用コルゲートルーバフィン６に伝達される。これによって、内ケース３内の空気の温度の上昇は抑制され、内ケース３内の回路基板１０は、温度上昇を抑えた冷却空気の流通により効果的に冷却される。
【００２５】
一方、内気用コルゲートルーバフィン６に伝達された熱は、フィン６がロウ付けされた中間ケース１に伝達され、さらに中間ケース１から外気用コルゲートルーバフィン７に伝達され、外気用コルゲートルーバフィン７の温度を上昇させる。しかし、外気ファン５の駆動により、外気が中間ケース１の外側で外ケース２の内側の外気通路１２を流通し、その際、そこに配設された外気用コルゲートルーバフィン７の周囲を外気が通過するとき、外気用コルゲートルーバフィン７の熱がその広い放熱面積により外気に高い効率で熱伝達され、外気用コルゲートルーバフィン７は効果的に冷却され、その温度上昇は抑制される。
【００２６】
従って、内ケース３内の回路基板１０で発生した熱は、内ケース３の外周面に固定された内気用コルゲートルーバフィン６、中間ケース１、及び外気用コルゲートルーバフィン７を経て、外気に伝達され、これによって内ケース３内を冷却し、回路基板１０の温度上昇を抑制することができる。
【００２７】
このように、回路基板１０を収容する内ケース３の外側の内気通路１１と中間ケース１の外側の外気通路１２に、コルゲート状で且つルーバを有して放熱面積の広いコルゲートルーバフィン６，７を配設し、これらのコルゲートルーバフィン６，７を通して回路基板１０の熱を外気に放熱するから、従来のヒートシンクフィンを使用したものに比べ、冷却性能を大きく高め、冷却装置をより小形に構成することができる。また、アルミニウムなどの金属薄板を成形して製作されるコルゲートルーバフィン６，７は、従来のヒートシンクフィンを使用した冷却装置に比べ、その重さを約半分以下にまで低減することができる。
【００２８】
図６〜図８は他の実施形態の電子機器用冷却装置を示している。この例では、外ケース２の外側にサンシェード板３１〜３４が取り付けられ、日射を遮るようにしている。上記実施形態の構成と同様な部分については、図６〜図８に上記と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００２９】
本冷却装置のケースは、上記と同様に、内ケース３、中間ケース１、及び外ケース２からなり、各々は直方体形状に形成され、内外に重ね合わせるように配設される。回路基板１０が収容される内ケース３は一端が開口し、他端に内気ファン用のケーシングが設けられ、そのケーシング内に内気ファン４が配設される。内ケース３の外側に、内気通路１１を介して中間ケース１が内ケース３を包囲するように配設される。内気ファン４は、内ケース３内の空気を中間ケース１内の内気通路１１との間で循環させるように配設される。
【００３０】
内気通路１１内に内気用コルゲートルーバフィン６が配設され、中間ケース１の外側に外気通路１２を介して外ケース２が中間ケース１を囲うように配設される。さらに、外ケース２の一端に外気吸入用の吸入口２５が設けられ、その吸入口２５に外気ファン５が配設される。外気ファン５は外気を外気通路１２に導入するように配設され、外気通路１２内に外気用コルゲートルーバフィン７が配設される。さらに、外ケース２の他端に排気口２６が設けられ、外気ファン５によって吸入口２５から外気通路１２に吸入された外気は、排気口２６から排気される。
【００３１】
一方、外ケース２の外側の主要な面に、サンシェード板３１〜３４が装着される。すなわち、外ケース２は略直方体形状に形成され、外ケース２を屋外に設置した際、外ケース２の外面が略真上を向く天面２１にサンシェード板３１が装着され、外ケース２の外面が略南を向く南面２２にサンシェード板３２が装着される。さらに、外ケース２の外面が略東を向く東面２３にサンシェード板３３が装着され、その外ケース２の外面が略西を向く西面２４にサンシェード板３４が装着される。
【００３２】
図７、図８に示すように、各々サンシェード板３１〜３４は、脚部を介して各外ケース２の取り付け面から離した位置に配置される。そして、それらの各サンシェード板３１〜３４の外側には、太陽電池３５が装着され、太陽電池３５で発生した電力を用いて内気ファン４及び外気ファン５を駆動するように、太陽電池３５は充電回路を介してファンの電源となる蓄電池などに接続される。
【００３３】
このような構成の電子機器用冷却装置は、移動電話網の無線通信装置用冷却装置として、ビルの屋上、支柱の上などの屋外に設置される。屋外の環境下に設置される冷却装置には日中、直射日光が照射され、冷却装置は高い日射負荷にさらされる。しかし、本冷却装置の外ケース２の外側には、その主要面つまり天面２１、南面２２、東面２３、及び西面２４に、各々サンシェード板３１〜３４が取り付けられているため、外ケース２外面には日陰が形成され、直射日光による日射負荷は軽減され、ケース内の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００３４】
さらに、サンシェード板３１〜３４の外側に太陽電池３５が装着され、太陽電池３５で発生した電力を用いて冷却用の内気ファン４と外気ファン５を駆動するため、冷却装置で使用する電力に太陽電池の起電力を使用することができ、商用電源の電力消費量を低減することができる。
【００３５】
上記構成の電子機器用冷却装置では、内気ファン４の駆動により、回路基板１０を収容した内ケース３内の空気は、内気ファン４に吸引されて、内ケース３内と中間ケース１内の内気通路１１を循環する。この間、内ケース３内の回路基板１０から発生した熱は、内ケース３内を流れる空気に熱伝導され、空気の温度を上昇させて熱交換を行い、発熱部の温度は低下する。
【００３６】
一方、内ケース３内と中間ケース１内の内気通路１１を循環する内側の空気の温度は、回路基板１０から放熱される熱を奪って上昇するが、内気用コルゲートルーバフィン６を通過する際、有効放熱面積の広いコルゲートルーバフィンに接触して、空気の熱がこのフィンに高い効率で伝達され、これによって、内ケース３内の空気の温度上昇が抑制され、内ケース３内の回路基板１０は、温度上昇を抑えた冷却空気の流通により効果的に冷却される。
【００３７】
一方、内気用コルゲートルーバフィン６に伝達された熱は、中間ケース１に伝達され、さらに中間ケース１から外気用コルゲートルーバフィン７に伝達され、外気用コルゲートルーバフィン７の温度を上昇させる。外気ファン５の駆動により、外気が中間ケース１の外側で外ケース２の内側の外気通路１２を流通するから、外気が外気通路１２に配設された外気用コルゲートルーバフィン７の周囲を通過するとき、外気用コルゲートルーバフィン７の熱がその広い放熱面積により外気に高い効率で熱伝達され、外気用コルゲートルーバフィン７は効果的に冷却され、これによって、回路基板１０が冷却され、その温度上昇が抑制される。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子機器用冷却装置によれば、ファンにより送風する冷却用の空気の通路内に、金属薄板をコルゲート状に成形しルーバを切り起こした構造のコルゲートルーバフィンを配設し、コルゲートルーバフィンと流通空気との間で熱交換を行い、電子機器の発熱部を冷却するように構成したから、従来のヒートシンクフィンを使用する場合に比べ、小型で放熱面積の極めて広いコルゲートルーバフィンによって、冷却用の空気の冷却能力を高め、発熱部の温度上昇を高い効率で抑制することができる。
【００３９】
また、従来のヒートシンクフィンを使用する場合に比べ、コルゲートルーバフィンを使用することにより、冷却装置を小型で且つ軽量に製造することができ、冷却装置付き無線通信装置などの電子機器の設置作業を少数の作業者で容易に行うことができる。また、コルゲートルーバフィンは、アルミダイキャストで作られるヒートシンクフィンに比べ、小形の成形型で、安価に製造することができ、冷却装置の製造コストを低減することができる。
【００４０】
さらに、本冷却装置のケースの外側に、サンシェード板が装着されているため、日中の環境下ではケース外面に日陰が形成され、直射日光による日射負荷が軽減され、ケース内の温度上昇を効果的に抑制することができる。また、サンシェード板の外側に太陽電池が装着され、太陽電池で発生した電力を用いて冷却用のファンを駆動するため、冷却装置で使用する電力に太陽電池の起電力が使用され、商用電源の電力消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電子機器用冷却装置の斜視図である。
【図２】同冷却装置の一部切り欠き斜視図である。
【図３】内ケース３の斜視図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】他の実施形態を示す電子機器用冷却装置の斜視図である。
【図７】同冷却装置の断面図である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【符号の説明】
１−中間ケース
２−外ケース
３−内ケース
４−内気ファン
５−外気ファン
６−内気用コルゲートル−バフィン
７−外気用コルゲートルーバフィン
１０−回路基板（発熱部）
１１−内気通路
１２−外気通路
３１〜３４−サンシェード板

Claims (3)

1. ケース内に電子機器の発熱部を収納し、ファンの送風により該発熱部を冷却する電子機器用冷却装置において、
   該ファンにより送風する空気の通路内に、金属薄板をコルゲート状に成形しルーバを切り起こした構造のコルゲートルーバフィンが配設され、該ケースの外側にサンシェード板が装着され、該サンシェード板の外側に太陽電池が装着され、該太陽電池で発生した電力を用いて該ファンを駆動することを特徴とする電子機器用冷却装置。
2. 前記ケースが略直方体形状に形成され、該ケースを屋外に設置した際、該ケースの外面が略真上を向く天面、該ケースの外面が略南を向く南面、該ケースの外面が略東を向く東面、該ケースの外面が略西を向く西面に、各々前記サンシェード板が取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の電子機器用冷却装置。
3. 前記発熱部が内ケース内に収容され、該内ケースの外側に内気通路を介して中間ケースが該内ケースを包囲するように配設され、該内ケース内の空気を該中間ケース内の内気通路との間で循環させる内気ファンが配設され、該内気通路内に内気用コルゲートルーバフィンが配設され、該中間ケースの外側に外気通路を介して外ケースが中間ケースを囲うように配設され、該外気通路の空気を流通させる外気ファンが配設され、該外気通路内に外気用コルゲートルーバフィンが配設されたことを特徴とする請求項１記載の電子機器用冷却装置。

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