JP2008235418A - 冷却装置およびこれを備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子機器を他の構造物や別の電子機器に接近して配置した場合にも、電子機器の側面に取り付けられたファンに効率良く吸気することで冷却能力を確保し、その結果電子機器の取り付けスペースを小型化する冷却装置及びこれを備えた電子機器を提供する。
【解決手段】 ベースプレート３と放熱フィン４を有したヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２に放熱フィン４の先端部に対向する部位を覆い、ヒートシンク本体２と組み合わせることで放熱フィン４の長手方向に沿って冷却風の通風路１２を形成するように構成してなるケース本体７と、通風路１２の内部に配置されたファン５と、カバープレート７Ａに配置され、冷却風Ｆをファン５により強制導入するファン吸気口６と、を備えた冷却装置において、ケース本体７は、ファン吸気口６が取り付けられる部位の外形の一部を切り欠いて、吸気スペースＳを確保するようにカバープレート７Ａを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に高圧電源で動作するインバータ装置やサーボアンプなどの電子機器に関するものであり、特に電子機器の発熱部品を高効率に冷却するための冷却装置およびこれを備えた電子機器に関するものである。

近年、電子機器の高密度化に伴い、冷却装置の高性能化と小型化が求められている。従来の冷却装置では、冷却能力を向上させるために、ファンの冷却風をヒートシンクのベースプレート面に直接吹き付ける構成のものがある。ヒートシンクで最も高温となる発熱部品を取り付けている箇所に、ファンの冷却風を直接導くことにより、高効率に冷却することが可能である（例えば、特許文献１参照）。
図５は、従来の強制空冷式の冷却装置を備えた電子機器であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図であり、例えばインバータ装置やサーボアンプなどが相当する。
図５において、１０１は電子機器、１０２はヒートシンク本体、１０３はベースプレート、１０４は放熱フィン、１０５はファン、１０６はファン吸気口、１０７はケース本体、１０８は発熱部品、１０９は通風路、Ｆは冷却風の流れを示している。
電子機器１０１の冷却装置は、基本的にヒートシンク本体１０２とケース本体１０７で構成される。ヒートシンク本体１０２は、ベースプレート１０３の一方の面に発熱部品１０８を密着するように取り付け、ベースプレート１０３の該発熱部品１０８が取り付けられる面の反対側の背面に複数の放熱フィン１０４を有している。また、ケース本体１０７は、該放熱フィン１０４の先端部に対向する部位を覆い、ヒートシンク本体１０２に取り付けられている。このヒートシンク本体１０２とケース本体１０７により、放熱フィン１０４の長手方向に沿って冷却風の通風路１０９が形成されており、冷却風の通風路１０９の内部にはファン１０５が配置されている。また、ケース本体１０７は、冷却風Ｆを通風路１０９内に強制導入するためのファン吸気口１０６が設けられている。

次に電子機器の動作については、ファン１０５を回転させると、冷却風Ｆは電子機器１０１の側面にあるファン吸気口１０６からファン１０５に吸気し、ヒートシンク本体１０２のベースプレート１０３面に冷却風Ｆが吹き付けられる。ベースプレート１０３面に衝突した冷却風Ｆは放熱フィン１０４の長手方向に沿って流れ、発熱部品１０８から放熱フィン１０４へ伝熱した熱を熱交換し、ヒートシンク本体１０２とケース本体１により形成された開口部から熱交換された冷却風を排出する。
特開平１０-３０３３４８号公報（明細書第５頁〜第６頁、図２）

しかしながら従来の冷却装置を備えた電子機器では、電子機器の側面に接近して他の構造物や別の電子機器を配置した場合、側面のファン吸気口を塞ぐことになる。これによりファンからの冷却風が減少し、冷却能力が著しく低下する。ファンに円滑に吸気させるためには電子機器の周囲に、ファンの厚み程度の間隔を開けて他の構造物や別の電子機器を取り付けることになる。そのため、電子機器を取り付けるためのスペースが余分に必要になる。
また、一方で市場では電子装置の取り付けスペースの縮小が求められており、改善すべき課題となっている。
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、電子機器を他の構造物や別の電子機器に接近して配置した場合にも、電子機器の側面に取り付けられたファンに効率良く吸気することにより冷却能力を確保し、その結果電子機器の取り付けスペースを小型化することができる冷却装置およびこれを備えた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ものである。
請求項１に記載の発明は、発熱部品を取り付けるためのベースプレートの背面に複数の放熱フィンを有してなるヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体に該放熱フィンの先端部に対向する部位を覆うように取り付けられると共に、前記ヒートシンク本体と組み合わせることで該放熱フィンの長手方向に沿って開口した冷却風の通風路を形成するように構成してなるケース本体と、前記冷却風の通風路の内部に配置されたファンと、前記ケース本体の該放熱フィンと対向する面に配置されると共に前記ファンにより冷却風を前記通風路内に強制導入するためのファン吸気口と、を備えた冷却装置において、前記ケース本体は、該ファン吸気口が取り付けられる部位の外形の一部を切り欠いて、該ケース本体の面位置より内側に形成されたカバープレートを有し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に記載の冷却装置において、前記カバープレートは前記放熱フィンの先端部と密着するように設けられた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または２に記載の冷却装置において、前記ケース本体に設けた前記カバープレートの取付け面の面位置から前記ケース本体における前記放熱フィンと対向しない部位の面位置までの間の距離は、平面視で前記ファンの厚みの１／２倍〜２倍であ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２に記載の冷却装置において、前記カバープレートは、前記ケース本体に対する取付け部位となる端面の反対側の端面に障壁板を設けた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１または２に記載の冷却装置において、前記カバープレートの前記放熱フィンとの反対側に、前記ケース本体における前記放熱フィンと対向しない部位の面位置と同じ位置に配置するように第2のカバープレートを設けたことを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載の冷却装置を備えた電子機器であることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、ヒートシンク本体とファンからなる冷却装置の外形を一部切り欠いて内側に配置することにより形成される空間が、ファンの吸気スペースとなり、ファンへの吸気量を効率よく確保することになる。これにより、ファンを有する冷却装置を備えた電子機器の直近に他の構造物を置くことが可能となり、電子機器取り付けに必要なスペースを小型化することができる。
また、請求項２に記載の発明によると、カバープレートをヒートシンクの放熱フィンの先端部と密着するように設けることで、カバープレートと放熱フィン間の熱伝達が良好になり、冷却効率が上がる。
また、請求項３に記載の発明によると、カバープレートの外形を一部切り欠くことで形成される空間の厚さをファンの厚さの１／２倍〜２倍とすることにより、空間の厚さを最適にすることができる。これにより、電子機器の外形の小型化と冷却性能のバランスを取ることができる。
また、請求項４に記載の発明によると、カバープレートのケース本体取付け部位となる端面の反対側の端面に障壁板を設けることで、電子機器に別の電子機器を並行して密着させるように配置する場合においても、電子機器の冷却能力を低下させること無く、複数の電子機器を取り付ける際の取り付けスペースを小型化できる。
また、請求項５に記載の発明によると、電子機器がファン吸気部にカバーを設けることで、吸気スペースにファンの吸気を妨げる障害物が入り込むことを防止することができ、冷却装置の性能が低下すること防ぐことが可能である。
また、請求項６に記載の発明によると、請求項１〜５の何れか１項に記載の冷却装置における効果を有する電子機器を提供することができる。

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実施例を示す強制空冷式の電子機器用冷却装置であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図である。
図１において、１は電子機器、２はヒートシンク本体、３はベースプレート、４は放熱フィン、５はファン、６はファン吸気口、７はケース本体、７Ａはカバープレート、８は発熱部品、９は障壁板、１２は通風路、Ｓは吸気スペース、Ｌｓは吸気スペースの厚さ、Ｆは冷却風の流れを示している。
本発明の電子機器１の冷却装置が、発熱部品８が取り付けられたベースプレート３と、ベースプレート３の背面に複数の放熱フィン４を有したヒートシンク本体２と、ヒートシンク本体２に放熱フィン４の先端部に対向する部位を覆い、ヒートシンク本体２と組み合わせることで放熱フィン４の長手方向に沿って開口した冷却風Ｆの通風路１２を形成するように構成してなるケース本体７と、通風路１２の内部に配置されたファン５と、ケース本体７の放熱フィン４と対向する面に配置されると共にファン５により冷却風Ｆを通風路１２内に強制導入するためのファン吸気口６と、を備える点は従来技術と同じである。

本発明が従来技術と異なる点は、ケース本体７は、ファン吸気口６が取り付けられる部位の外形の一部を切り欠いて、放熱フィン４の先端部と密着するように形成されたカバープレート７Ａを有しており、ケース本体７に取付けたカバープレート７Ａの取付け面の面位置が、図１（ｂ）における平面視でケース本体７における放熱フィン４と対向しない部位の面位置よりも電子機器１の本体内側に設けた点である。すなわち、図１（ｂ）に示すようにケース本体７の外形の一部が切り欠かれたベースプレートの部位に吸気スペースＳを形成する構成となっている。
また、ケース本体７に取付けたカバープレート７Ａの取付け面の面位置からケース本体７における放熱フィン４と対向しない部位の面位置までの間の距離（吸気スペースＳの厚さＬ_Ｓの寸法）は、図１（ｂ）における平面視でファンの厚さＬ_Ｆの１／２倍〜２倍が好ましい。
具体的には、吸気スペースＳの厚さＬ_Ｓがファン５の厚さＬ_Ｆに比べて小さ過ぎると、ファン５の吸気効率が低下して冷却能力が低くなる。また、吸気スペースＳの厚さＬ_Ｓがファン５の厚さＬ_Ｆに比べて大き過ぎると、ファン５の吸気効率は良くなるが、電子機器１の外形寸法が大きくなり電子機器１の小型化に悪影響を及ぼす。このような理由から冷却能力と小型化を両立するには、吸気スペースＳの厚さＬｓがファン５の厚さの１／２倍〜２倍程度が最適となっている。
また、カバープレート７Ａは、ケース本体７に対する取付け部位となる端面の反対側の端面に障壁板９を設けた構成になっているが、その実施例については、第２および第３実施例にて説明する。

次に電子機器の動作については、ファン５を回転させると、冷却風Ｆは電子機器１のケース本体７の外形の一部が切り欠かれたベースプレートの部位における吸気スペースＳを介してファン吸気口６から通風路１２内に吸気し、ヒートシンク本体２のベースプレート３面に吹き付けられる。ベースプレート３面に衝突した冷却風Ｆは放熱フィン４の長手方向に沿って流れ、発熱部品８から放熱フィン４へ伝熱した熱を熱交換し、ヒートシンク本体２とケース本体１により形成された開口部から熱交換された冷却風Ｆが排出される。
また、カバープレート７Ａは、ファン吸気口６から吸気される冷却風Ｆと、ヒートシンク本体２の放熱により温度が上昇して熱交換される冷却風Ｆとが混ざることを抑制して、冷却特性を向上させる効果がある。

図２は第２実施例における電子機器用冷却装置を構造物に取り付けた状態を示す平面図である。
図２に示すように、電子機器１のカバープレート７Ａに設けた障壁板９により、電子機器１のファン取付面に別の構造物１０を接近させて取り付けた場合でも、平面視で吸気スペースＳが確保され、かつ、吸気スペースＳの上下は開放されているため、吸気スペースＳを通過して通風路１２の方向に向かって入る空気が円滑にファンへ吸気され、ヒートシンクの冷却能力が維持される。これにより、冷却装置の能力を維持することができると共に、電子機器１の取り付けスペースを小型化できる。

図３は第３実施例における電子機器用冷却装置を別の電子機器に密着して並べられた状態を示す平面図である。
図３において、１１は電子機器１とは別の電子機器である。
電子機器１と別の電子機器１１を密着させて並べて配置する場合、電子機器１本体と障壁板９により、電子機器１と別の電子機器１１の間に吸気スペースＳが確保され、かつ、吸気スペースＳの上下は開放されているため、吸気スペースＳを通過して通風路１２の方向に向かって入る空気が円滑にファン５へ吸気され、ヒートシンク２の冷却能力が維持される。

図４は本発明の第４実施例を示す電子機器用冷却装置であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図である。
図４において、７Ｂはカバープレートである。
第４実施例が第１〜第３実施例と異なる点は、カバープレート７Ａの放熱フィン４との反対側に、ケース本体７における放熱フィン４と対向しない部位の面位置と同じ位置に配置するように第２のカバープレート７Ｂを設けた点である。
図４において、例えば、電子機器１と他の構造物や電子機器と並べて配置する場合、吸気スペースＳよりも小さな部品が吸気スペースＳ内に入り込み、吸気の効率を低下させる場合があるが、それを防止するため、カバープレート７Ｂを電子機器１本体に取り付け、吸気スペースＳを確保する。
これにより、電子機器１の吸気スペースＳにファン５の吸気を妨げる障害物が入り込むことを防止し、冷却装置の性能が低下すること防ぐことが可能である。

本発明は、発熱部品を取り付けたベースプレート背面に複数の放熱フィンを有したヒートシンク本体と、通風路を形成しファンを収納するケース本体と、冷却風を通風路、放熱フィンに強制導入するファンと、を備えた電子機器用冷却装置において、電子機器を他の構造物や別の電子機器に接近して配置した場合にも、電子機器の側面に取り付けられたファンに効率良く吸気することにより冷却能力を確保し、その結果電子機器の取り付けスペースを小型化することにより、あらゆる電子機器すべてに適用できる。

本発明の第１実施例を示す強制空冷式の電子機器用冷却装置であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第２実施例における電子機器用冷却装置を構造物に取り付けた状態を示す平面図である。 本発明の第３実施例における電子機器用冷却装置を別の電子機器に密着して並べられた状態を示す平面図である。 本発明の第４実施例を示す電子機器用冷却装置であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図である。 従来の強制空冷式の冷却装置を備えた電子機器用冷却装置であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は平面図である。

符号の説明

１ 電子機器
２ ヒートシンク本体
３ ベースプレート
４ 放熱フィン
５ ファン
６ ファン吸気口
７ ケース本体、
７Ａ カバープレート
７Ｂ カバープレート
８ 発熱部品、
９ 障壁板、
１０ 構造物
１１ 別の電子機器
１２ 通風路
Ｓ 吸気スペース、
Ｌｓ 吸気スペースの厚さ
Ｆ 冷却風の流れ

Claims (6)

1. 発熱部品を取り付けるためのベースプレートの背面に複数の放熱フィンを有してなるヒートシンク本体と、
   前記ヒートシンク本体に該放熱フィンの先端部に対向する部位を覆うように取り付けられると共に、前記ヒートシンク本体と組み合わせることで該放熱フィンの長手方向に沿って開口した冷却風の通風路を形成するように構成してなるケース本体と、
   前記冷却風の通風路の内部に配置されたファンと、
   前記ケース本体の該放熱フィンと対向する面に配置されると共に前記ファンにより冷却風を前記通風路内に強制導入するためのファン吸気口と、
   を備えた冷却装置において、
   前記ケース本体は、該ファン吸気口が取り付けられる部位の外形の一部を切り欠いて、該ケース本体の面位置より内側に形成されたカバープレートを有したことを特徴とする冷却装置。
2. 前記カバープレートは前記放熱フィンの先端部と密着するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記ケース本体に設けた前記カバープレートの取付け面の面位置から前記ケース本体における前記放熱フィンと対向しない部位の面位置までの間の距離は、平面視で前記ファンの厚みの１／２倍〜２倍であることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 前記カバープレートは、前記ケース本体に対する取付け部位となる端面の反対側の端面に障壁板を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
5. 前記カバープレートの前記放熱フィンとの反対側に、前記ケース本体における前記放熱フィンと対向しない部位の面位置と同じ位置に配置するように第２のカバープレートを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の冷却装置を備えた電子機器。

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