JP2004006769A - 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る電子機器用冷却装置を提供する。
【解決手段】壁部２３で囲まれたケース２１内に電子機器が収納され、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置である。ケース２１の一部を凹状または孔状に形成することによって外気を流通させる空気通路２４が形成される。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７が、その空気通路２４内に取り付けられる。
【選択図】図６

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、壁部で囲まれたケース内に電子機器が収納され、電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置において、ケースの一部を凹状または孔状に形成することによって外気を流通させる空気通路が形成され、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該空気通路内に取り付けられたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記請求項１の電子機器用冷却装置において、請求項２のように、上記空気通路はケースの一面から内側に凹状に切り込まれたスリット状に複数形成され、空気通路に沿った壁部の内側のケース内に電子機器の発熱部が取り付けられ、その壁部に接してコルゲートルーバフィンを取り付けることができる。
【０００８】
また、請求項３のように、上記空気通路はケースの壁部を介してケースを貫通する貫通孔状に複数形成され、空気通路に沿ったケースの壁部の内側に電子機器の発熱部が取り付けられ、その壁部に接してコルゲートルーバフィンを取り付けることができる。
【０００９】
また、請求項４のように、上記コルゲートルーバフィンはケースの壁部にロウ付けすることができる。
【００１０】
また、請求項５のように、上記空気通路に空気を流通させるための外気ファンを設けることができる。
【００１１】
【作用】
上記構成の電子機器用冷却装置では、ケースの壁部で囲まれた内部に電子機器の発熱部が収納され、ケースの一部に設けた空気通路に外気が自然対流によって流れる。発熱部から生じる熱は、壁部を通して空気通路に設けたコルゲートルーバフィンに熱伝達され、空気通路を流れる空気流によってコルゲートルーバフィンは冷却される。このとき、発熱部で発生した熱はコルゲートルーバフィンに良好に熱伝達され、且つコルゲートルーバフィンの熱はその広い有効放熱面積により外気に対し高い効率で熱交換される。よって、コルゲートルーバフィンは効果的に冷却され、電子機器の発熱部の温度上昇は良好に抑制される。
【００１２】
また、請求項２のように、空気通路はケースの一面から内側に凹状に切り込まれたスリット状に複数形成され、空気通路に沿った壁部の内側のケース内に電子機器の発熱部が取り付けられ、壁部に接してコルゲートルーバフィンを取り付けるように構成すれば、ケースに複数の空気通路を良好に形成することができ、さらに発熱部からコルゲートルーバフィンへの熱伝導性を良くし、発熱部の温度上昇の抑制をより効果的に行うことができる。
【００１３】
また、請求項３のように、空気通路はケースの壁部を介してケースを貫通する貫通孔状に複数形成され、空気通路に沿ったケースの壁部の内側に電子機器の発熱部が取り付けられ、壁部に接してコルゲートルーバフィンを取り付けるように構成すれば、ケースに複数の空気通路を良好に形成することができ、さらに発熱部からコルゲートルーバフィンへの熱伝導性を良くし、発熱部の温度上昇の抑制をより効果的に行うことができる。
【００１４】
また、請求項４のように、コルゲートルーバフィンをケースの壁部にロウ付けして取り付ければ、フィンを含む冷却装置の放熱面積をさらに拡大して、冷却能力を高め、発熱部の温度上昇をさらに抑制することができる。
【００１５】
また、請求項５のように、空気通路に空気を流通させるための外気ファンを設けることによって、さらに外気による冷却効率を高め、発熱部の温度上昇をさらに抑制することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、冷却装置では、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。
【００２６】
内気ファン４の駆動により、内気ファン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３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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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、壁部２３で囲まれたケース２１内に回路基板１０が収納され、ケース２１の一部を凹状に形成することによって外気を流通させる複数の空気通路２４が形成され、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、その空気通路２４内に取り付けられる。なお、図６〜図８において、上記実施形態と同様な構成部分については、上記と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
すなわち、図６に示すように、複数の空気通路２４は、ケース２１の一面から内側に凹状に切り込まれたスリット状に形成されている。電子機器の回路基板１０は、それらの空気通路２４に沿った壁部２３の内側のケース２１内に、壁部２３に接して取り付けられる。そして、それらの空気通路２４内には、壁部２３の外側に接して外気用コルゲートルーバフィン７が取り付けられる。
【００３３】
外気用コルゲートルーバフィン７は、上記と同様に、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である。これらの外気用コルゲートルーバフィン７は、そのコルゲート方向を空気通路２４の流通方向と直角にし、コルゲートによって形成された溝方向を空気の流通方向に向け、壁部２３の外側面に接して、ロウ付けにより固定される。回路基板１０は壁部２３に接して固定することもできるが、回路基板１０を熱伝導性の良いステイや脚部を介して壁部に固定することもできる。
【００３４】
このような構成の電子機器用冷却装置は、例えば移動電話網の無線基地局の無線通信装置としてビルの屋上、支柱の上などの屋外に設置された無線通信機器などに使用される。ケース２１は、例えば図６の正面を下方に向け、その背面を上方に向けるように設置され、ケース２１の空気通路２４は縦方向に配置される。通信機器の動作時、回路基板１０で発生した熱は壁部２３を介して外側の空気通路２４内の外気用コルゲートルーバフィン７に熱伝達される。よって、ケース２１内の空気通路２４には空気の自然対流が発生し、外気がケース２１の空気通路２４を下から上に通過する。
【００３５】
このような空気通路２４内の外気の自然対流により、空気通路２４内に配置された外気用コルゲートルーバフィン７は、外気に触れて良好に冷却され、特に、回路基板１０で発生した熱は外気用コルゲートルーバフィン７に良好に伝達され、且つ外気用コルゲートルーバフィン７の熱はその広い有効放熱面積により外気に対し高い効率で熱交換される。これにより、外気用コルゲートルーバフィン７は効果的に冷却され、ケース２１内の回路基板１０の温度上昇は良好に抑制される。また、この冷却装置では、空気を流通させるための外気ファンを使用しないため、小型軽量化が可能となり、ファンによる騒音の発生をなくし、ファンのための電力も不要とすることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、ケース２１の一面から切り込みを入れるようにスリット状に複数の空気通路２４を形成したが、それらの空気通路の側方の開口部を閉じて貫通孔状の通路、つまりケースの壁部を介してケースを貫通する貫通孔状の空気通路を複数形成することもできる。
【００３７】
図９はさらに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、ケース３１の左外側に空気通路３４の一方の開口を覆う流通口３２を形成し、そこに外気ファン３９を取り付け、外気ファン３９により空気通路３４内の外気を流通させるように構成している。なお、図９において、上記実施形態と同様な構成部分については、上記と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
すなわち、図９に示すように、複数の空気通路３４は、ケース３１の一面から内側に凹状に切り込まれたスリット状に形成されている。電子機器の回路基板１０は、それらの空気通路３４に沿った壁部３３の内側のケース３１内に、壁部３３に接して取り付けられる。そして、それらの空気通路３４内には、壁部３３の外側に接して外気用コルゲートルーバフィン７が取り付けられる。ケース３１の左外側には、空気通路３４の一方の開口を覆うように流通口３２が形成され、そこに外気ファン３９が取り付けられる。
【００３９】
これらの外気用コルゲートルーバフィン７は、そのコルゲート方向を空気通路３４の流通方向と直角にし、コルゲートによって形成された溝方向を空気の流通方向に向け、壁部３３の外面に接して、ロウ付けにより固定される。回路基板１０は壁部３３に接して固定することもできるが、回路基板１０を熱伝導性の良いステイや脚部を介して壁部に固定することもできる。
【００４０】
このような構成の電子機器用冷却装置は、ケース３１の壁部３３内に収容された電子機器の動作中、流通口３２に設置された外気ファン３９が運転・駆動され、外気ファン３９の駆動により、外気が空気通路３４内に流入し、流通口３２から排出される。これにより、空気通路３４内に取り付けられた外気用コルゲートルーバフィン７は、外気に触れて冷却され、特に回路基板１０で発生した熱は外気用コルゲートルーバフィン７に良好に熱伝達され、且つ外気用コルゲートルーバフィン７の熱はその広い有効放熱面積により外気に対し高い効率で熱交換される。したがって、外気用コルゲートルーバフィン７は効果的に冷却され、電子機器の回路基板１０の温度上昇は良好に抑制される。
【００４１】
【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、電子機器の発熱部を収容したケースの一部を凹状または孔状に形成することによって、外気を流通させる空気通路を形成し、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、その空気通路内に取り付け、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。
【００４２】
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。
【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】他の実施形態の電子機器用冷却装置の斜視図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。
【図９】さらに他の実施形態の電子機器用冷却装置の断面図である。
【符号の説明】
７−外気用コルゲートルーバフィン
１０−回路基板（発熱部）
２１−ケース
２３−壁部
２４−空気通路

Claims (5)

1. 壁部で囲まれたケース内に電子機器が収納され、該電子機器の発熱部を冷却する電子機器用冷却装置において、
   該ケースの一部を凹状または孔状に形成することによって外気を流通させる空気通路が形成され、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該空気通路内に取り付けられたことを特徴とする電子機器用冷却装置。
2. 前記空気通路は前記ケースの一面から内側に凹状に切り込まれたスリット状に複数形成され、該空気通路に沿った壁部の内側のケース内に前記電子機器の発熱部が取り付けられ、該壁部に接して前記コルゲートルーバフィン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. 前記空気通路は前記ケースの壁部を介して該ケースを貫通する貫通孔状に複数形成され、該空気通路に沿った該ケースの壁部の内側に前記電子機器の発熱部が取り付けられ、該壁部に接して前記コルゲートルーバフィン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。
4. 前記コルゲートルーバフィンは前記ケースの壁部にロウ付け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。
5. 前記空気通路に空気を流通させるための外気ファンが設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。

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