JP2020177948A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子機器装置に関する。 The present invention relates to electronic devices.
通電によって発熱する発熱部を複数備える電子機器装置には、発熱部が所定の温度以上にならないように、ファンを用いて複数の発熱部を強制空冷するものがある。特許文献1には、複数の発熱部(半導体部品)を所定の流路(トンネル)内において流路の長手方向に配列し、ファン(モータファンユニット)によって流路の一方の開口(上流)から他方の開口(下流)に向けて空気を流す構成が開示されている。
Some electronic device devices including a plurality of heat generating parts that generate heat when energized use a fan to forcibly air-cool the plurality of heat generating parts so that the heat generating parts do not exceed a predetermined temperature. In
しかしながら、特許文献1のように、空気を流路の一方の開口から他方の開口に向けて流す場合には、流路に流れる空気が発熱部によって暖められるため、流路の下流側における温度が、流路の上流側における温度よりも高くなってしまう。すなわち、同一方向に空気を流し続けると、空気が流れる方向における温度勾配が大きくなってしまう。この場合、他方の開口側に位置する発熱部の冷却が不十分となる可能性があり、好ましくない。
However, as in
本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、流路における温度勾配を緩和して、複数の発熱部の冷却が不十分となることを抑制できる電子機器装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electronic device capable of relaxing a temperature gradient in a flow path and suppressing insufficient cooling of a plurality of heat generating portions. To do.
本発明の一態様は、内部空間、及び、前記内部空間における一方向の両端に設けられ前記内部空間を外側につなぐ開口を有するケースと、前記ケースの内部において前記一方向に配列された複数の発熱部と、前記内部空間において前記一方向に空気を流すための冷却用ファンと、前記冷却用ファンによる空気の流れ方向を切り替える制御部と、を備える電子機器装置である。 One aspect of the present invention includes a case having an internal space and openings provided at both ends in one direction in the internal space and connecting the internal space to the outside, and a plurality of cases arranged in the one direction inside the case. It is an electronic device device including a heat generating unit, a cooling fan for flowing air in the one direction in the internal space, and a control unit for switching the air flow direction by the cooling fan.
本発明によれば、ケースの内部における温度勾配を緩和して、複数の発熱部の冷却が不十分となることを抑制できる。 According to the present invention, it is possible to relax the temperature gradient inside the case and prevent insufficient cooling of the plurality of heat generating portions.
〔第一実施形態〕
以下、図1〜4を参照して本発明の第一実施形態について説明する。
図1,2に示すように、本実施形態に係る電子機器装置1は、ケース2と、複数の発熱部3と、冷却用ファン4と、制御部5と、を備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ケース2は、内部空間11、及び、開口12(12A,12B)を有する。開口12は、内部空間11における一方向(図1,2においてX軸方向)の両端に設けられ、内部空間11をケース2の外側につなぐ。
内部空間11の両端にそれぞれ設けられる開口12の数は、任意であってよいが、本実施形態では一つである。また、内部空間11の両端に設けられた一対の開口12A,12Bは、例えば一方向に直交する直交方向(図1,2においてY軸方向やZ軸方向)に互いにずれてもよいが、本実施形態ではずれていない。すなわち、一対の開口12A,12Bが一方向に並んでいる。
The
The number of
本実施形態のケース2は、筒状に形成された筒部材13を備える。ケース2の内部空間11及び一対の開口12A,12Bは、筒部材13によって構成されている。ケース2の内部空間11は、筒部材13の内面13aによって囲まれた空間である。ケース2の一対の開口12A,12Bは、筒部材13の軸方向(X軸方向)の両端に設けられる。筒部材13は、例えば蛇行又は湾曲してよいが、本実施形態では直線状に形成されている。
The
筒部材13の軸方向に直交する筒部材13の断面形状は、例えば円形などであってよいが、本実施形態では矩形である。矩形に形成された筒部材13の断面は、筒部材13の軸方向に直交する第一直交方向(図2においてY軸方向)に延びる辺と、軸方向及び第一直交方向に直交する第二直交方向(図2においてZ軸方向)に延びる辺と、を有する。
The cross-sectional shape of the
本実施形態のケース2は、放熱フィン14をさらに備える。放熱フィン14は、筒部材13の内部空間11に設けられている。放熱フィン14は、筒部材13の軸方向及び第二直交方向に延びる板状に形成されている。第二直交方向における放熱フィン14の両端は、筒部材13の内面13aに接続されている。放熱フィン14の数は、例えば一つであってよいが、本実施形態では複数である。複数の放熱フィン14は、第一直交方向に間隔をあけて配列されている。
筒部材13及び放熱フィン14は、例えばアルミニウムなど熱伝導率の高い金属で構成されるとよい。
The
本実施形態のケース2は、筒部材13の外面13bを覆うカバー部材15をさらに備える。カバー部材15は、筒状部16と、筒状部16の軸方向(X軸方向)の両端に設けられた一対のフランジ部17と、を備える。
The
筒状部16は、その内面16aが筒部材13の外面13bに対向するように、筒部材13を収容する。筒状部16の軸方向に直交する筒状部16の断面形状は、例えば円形などであってよいが、本実施形態では矩形である。矩形に形成された筒状部16の断面は、筒部材13の断面と同様に、第一直交方向(Y軸方向)に延びる辺と、第二直交方向(Z軸方向)に延びる辺と、を有する。
The
各フランジ部17は、筒状部16の軸方向の端部から径方向内側に延びる環状に形成されている。フランジ部17の内周側の縁は、筒部材13の軸方向の端部に接続されている。これにより、筒部材13の外面13bと筒状部16の内面16aとの間には、内部空間11や外部に対して隔離された筒状の空間18(以下、収容空間18と呼ぶ)が形成されている。
Each
発熱部3は、例えば、通電によって発熱する電子部品である。この種の電子部品は、例えば電源ユニットを構成する。
複数の発熱部3は、ケース2の内部において一方向(X軸方向)に配列される。発熱部3は、例えば筒部材13の内部空間11に配されてもよいが、本実施形態では筒部材13(内部空間11)の外側に配される。具体的に、発熱部3は筒部材13の外面13bに配される。すなわち、発熱部3は筒部材13とカバー部材15(筒状部16)との間の収容空間18に配される。また、発熱部3は、筒部材13のうち放熱フィン14が接続される部位(第二直交方向に配列された部位)に配されている。
The
The plurality of
図1に示すように、冷却用ファン4は、ケース2の内部空間11において一方向に空気を流す。
本実施形態において、冷却用ファン4は、一方向に互いに間隔をあけて二つ配されている。第一冷却用ファン41は、一方向の一方側(図1においてX軸正方向)のみに空気を流す。図1における矢印D1は、第一冷却用ファン41による空気の流れ方向を示している。第二冷却用ファン42は、一方向の他方側(図1においてX軸負方向)のみに空気を流す。図1における矢印D2は、第二冷却用ファン42による空気の流れ方向を示している。第一、第二冷却用ファン41,42の各数は、例えば複数であってもよいが、本実施形態では一つである。
As shown in FIG. 1, the
In the present embodiment, two
二つの冷却用ファン4は、例えばケース2の内部空間11に配されてよい。本実施形態において二つの冷却用ファン4は、ケース2の一対の開口12A,12Bにそれぞれ配されている。具体的に、第一冷却用ファン41は、一方向の他方側に位置するケース2の第一開口12Aに配されている。また、第二冷却用ファン42は、一方向の一方側に位置するケース2の第二開口12Bに配されている。
これにより、二つの冷却用ファン4は、それぞれケース2の外側から開口12を通して内部空間11に空気を吸い込む位置に配されている。
The two
As a result, the two cooling
制御部5は、冷却用ファン4による空気の流れ方向を切り替える。
本実施形態において、制御部5は、二つの冷却用ファン4の一方の動作を停止させ、他方の動作を開始させることで、空気の流れ方向を切り替える。制御部5は、第一冷却用ファン41によって空気がケース2の内部空間11において一方向の一方側(X軸正方向)に流れている状態(例えば図3参照)で、第一冷却用ファン41の動作を停止させると共に、第二冷却用ファン42の動作を開始させる。これにより、内部空間11における空気の流れ方向が、一方向の一方側から他方側(X軸負方向)に切り替えられる(例えば図4参照)。同様に、制御部5が、第二冷却用ファン42の動作を停止させると共に、第一冷却用ファン41の動作を開始させることで、内部空間11における空気の流れ方向が、一方向の他方側から一方側に切り替えられる。
The
In the present embodiment, the
制御部5は、電子機器装置1の状態に応じて、冷却用ファン4による空気の流れ方向を切り替える。本実施形態において、制御部5は、ケース2の内部のうち、第一開口12A(一方の開口)側の領域における温度と、第二開口12B(他方の開口)側の領域における温度との温度差に応じて、冷却用ファン4による空気の流れ方向を切り替える。
例えば、空気がケース2の内部空間11において一方向の一方側に流れている状態(例えば図3参照)で、第二開口12B側の領域(空気の流れ方向の下流側の領域)における温度が、第一開口12A側(空気の流れ方向の上流側の領域)の領域における温度よりも高くなり、当該温度差が所定値以上となった場合に、制御部5は、空気がケース2の内部空間11において一方向の他方側(逆向き)に流れるように、冷却用ファン4の動作を切り替える。
The
For example, in a state where air is flowing to one side in one direction in the
本実施形態の電子機器装置1は、ケース2の内部の温度を検出する温度センサ6を備える。温度センサ6は、ケース2内部のうち、第一開口12A側の領域及び第二開口12B側の領域に配される。各温度センサ6は、例えば空気が流れるケース2の内部空間11に配されてもよい。本実施形態において、各温度センサ6は、発熱部3と共にケース2の収容空間18に配される。各温度センサ6は、一方向に配列された複数の発熱部3のうち、一方向の両端に位置する発熱部3の温度を検出する。温度センサ6が発熱部3の温度を検出する場合には、温度センサ6がケース2の内部空間11に流れる空気の温度を検出する場合と比較して、温度センサ6において検出される温度のばらつきを小さく抑えることができる。
制御部5は、上記した二つの温度センサ6において検出された温度の差に基づいて、冷却用ファン4による空気の流れ方向を制御する。
The
The
以上のように構成される電子機器装置1では、冷却用ファン4の動作により空気をケース2の内部空間11において一方向に流す。本実施形態では、第一、第二冷却用ファン41,42の一方のみが動作し、他方が停止することで、空気がケース2の内部空間11において一方向の一方側又は他方側に流れる。
空気がケース2の内部空間11において流れることで、複数の発熱部3を冷却することができる。具体的には、発熱部3の熱が、筒部材13及び放熱フィン14に伝えられ、さらに、筒部材13及び放熱フィン14から筒部材13の内部空間11に流れる空気に伝わることで、発熱部3を冷却できる。すなわち、筒部材13及び放熱フィン14は、発熱部3の熱を逃がすヒートシンクとして機能する。
In the
By allowing air to flow in the
また、本実施形態の電子機器装置1では、制御部5が冷却用ファン4による空気の流れ方向を切り替えることで、ケース2の内部における温度勾配を緩和できる。
具体的に説明すれば、図3に示すように、第一冷却用ファン41により、空気がケース2の内部空間11において第一開口12Aから第二開口12Bに向けて流れている状態では、時間の経過とともに、第二開口12B側の領域における温度が、第一開口12A側の領域における温度よりも高くなる。
Further, in the
More specifically, as shown in FIG. 3, when the air is flowing from the
この温度差が所定値以上となった際に、制御部5は、第一冷却用ファン41の動作を停止させると共に、第二冷却用ファン42の動作を開始させる。これにより、図4に示すように、空気がケース2の内部空間11において第二開口12Bから第一開口12Aに向けて流れる。そして、内部空間11のうち第二開口12B側の領域には、外部から流入したばかりの温度の低い空気が流れる。このため、第二開口12B側の領域における温度が下がる。したがって、第一開口12A側における温度と第二開口12B側における温度との温度差を小さくすることができる。すなわち、ケース2内部における温度勾配を緩和できる。
When this temperature difference becomes equal to or greater than a predetermined value, the
なお、第二冷却用ファン42により、空気がケース2の内部空間11において第二開口12Bから第一開口12Aに向けて流れている状態で、制御部5が、第二冷却用ファン42の動作を停止させると共に、第一冷却用ファン41の動作を開始させることでも、ケース2内部における温度勾配を同様に緩和できる。
以上のことから、ケース2内部に配された複数の発熱部3の冷却が不十分となることを抑制できる。
The
From the above, it is possible to prevent insufficient cooling of the plurality of
また、ケース2内部のうち空気の流れ方向の下流側の温度が高くなることを抑制できることで、筒部材13やその内部空間11に配される放熱フィン14の熱容量を小さく抑えても、複数の発熱部3を効率よく冷却できる、あるいは、複数の発熱部3の温度が所定温度以上になることを効果的に抑制できる。これにより、筒部材13や放熱フィン14の小型化を図ることができる。また、筒部材13や放熱フィン14を小型化することで筒部材13や放熱フィン14の軽量化も図ることができる。その結果として、電子機器装置1の小型軽量化を図ることができる。
Further, since it is possible to suppress an increase in the temperature of the inside of the
また、ケース2内部のうち空気の流れ方向の下流側の温度が高くなることを抑制できることで、冷却用ファン4で発生させる空気の流れ(風量)を低減しても、複数の発熱部3を効率よく冷却できる、あるいは、複数の発熱部3の温度が所定温度以上になることを効果的に抑制できる。これにより、冷却用ファン4の動作に基づく騒音も低減することができる。
Further, by suppressing the temperature on the downstream side in the air flow direction inside the
また、本実施形態の電子機器装置1によれば、第一冷却用ファン41は空気を一方向の一方側のみに流し、第二冷却用ファン42は空気を一方向の他方側のみに流す。空気を一方向の一方側のみ又は他方側のみに流す第一、第二冷却用ファン41,42は、空気の流れ方向を一方向の一方側と他方側とに切り替え可能なリバーシブルファンと比較して、同一の消費電力でケース2の内部空間11に流れる空気の量(風量)をより大きくすることができる。したがって、発熱部3を効率よく冷却することができる。また、第一、第二冷却用ファン41,42は、リバーシブルファンと比較して、小さい消費電力で所定の風量を得ることができる。
Further, according to the
また、本実施形態の電子機器装置1によれば、第一、第二冷却用ファン41,42(二つの冷却用ファン4)は、それぞれケース2の外側から開口12を通してケース2の内部空間11に空気を吸い込む位置に配されている。このため、冷却用ファン4が空気を内部空間11から外側に排出する位置に配される場合と比較して、冷却用ファン4の長寿命化を図ることができる。
Further, according to the
具体的に説明すれば、冷却用ファン4が空気をケース2の内部空間11から外側に排出する位置に配される場合には、動作中の冷却用ファン4が内部空間11から外側に排出される空気によって暖められてしまうため、冷却用ファン4の寿命が短くなる可能性がある。これに対し、冷却用ファン4が空気をケース2の外側から内部空間11に吸い込む位置に配される場合、冷却用ファン4には、ケース2から排出される空気よりも比較的温度の低い空気が通る。これにより、動作中の冷却用ファン4が、空気によって暖められることを抑制又は防止できる。したがって、冷却用ファン4の長寿命化を図ることができる。
Specifically, when the cooling
また、本実施形態の電子機器装置1によれば、制御部5が、ケース2内部のうち、第一開口12A(一方の開口)側の領域における温度と第二開口12B(他方の開口)側の領域における温度との温度差に応じて、冷却用ファン4による空気の流れ方向を切り替える。このため、第一開口12A側と第二開口12B側との間で、温度差が大きくなることを確実に抑制できる。すなわち、ケース2内部における温度勾配を確実に緩和できる。
Further, according to the
〔第二実施形態〕
次に、図5を参照して本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図5に示すように、本実施形態の電子機器装置1Cは、第一実施形態と同様に、ケース2、複数の発熱部3、冷却用ファン4C、制御部5及び温度センサ6を備える。ケース2、複数の発熱部3、制御部5、温度センサ6の構成や機能などは、第一実施形態と同様である。
本実施形態における冷却用ファン4Cの数は、第一実施形態と同様に二つである。二つの冷却用ファン4Cは、第一実施形態と同様に、互いに逆の方向のみに空気を流す。また、第一実施形態と同様に、第一冷却用ファン41Cはケース2の第一開口12Aに配され、第二冷却用ファン42Cはケース2の第二開口12Bに配される。
As shown in FIG. 5, the electronic device 1C of the present embodiment includes a
The number of
ただし、本実施形態において、二つの冷却用ファン4Cは、それぞれケース2の内部空間11から開口12を通して外側に空気を排出する位置に配されている。すなわち、第一開口12Aに配された第一冷却用ファン41Cは、X軸負方向(図5において矢印D3で示す方向)のみに空気を流す。また、第二開口12Bに配された第二冷却用ファン42Cは、X軸正方向(図5において矢印D4で示す方向)のみに空気を流す。
However, in the present embodiment, the two cooling
第二実施形態の電子機器装置1Cでは、第一実施形態と同様に、第一、第二冷却用ファン41C,42Cの一方のみが動作し、他方が停止することで、空気がケース2の内部空間11において一方向の一方側又は他方側に流れる。
In the electronic device 1C of the second embodiment, as in the first embodiment, only one of the first and second cooling fans 41C and 42C operates and the other stops, so that air is inside the
第二実施形態の電子機器装置1Cによれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、第二実施形態の電子機器装置1Cによれば、第一、第二冷却用ファン41C,42C(二つの冷却用ファン4C)は、それぞれケース2の内部空間11から開口12を通してケース2の外側に空気を排出する位置に配されている。このため、冷却用ファン4Cが空気をケース2の外側から内部空間11に吸い込む位置に配される場合と比較して、同一の消費電力でケース2の内部空間11に流れる空気の量(風量)をより大きくすることができる。したがって、発熱部3を効率よく冷却することができる。また、冷却用ファン4Cが空気を内部空間11に吸い込む位置に配される場合と比較して、小さい消費電力で所定の空気の風量を得ることができる。
According to the electronic device 1C of the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment is obtained.
Further, according to the electronic device 1C of the second embodiment, the first and second cooling fans 41C and 42C (two cooling
〔第三実施形態〕
次に、図6を参照して本発明の第三実施形態について説明する。第三実施形態では、第一実施形態と同様の構成要素について同一符号を付す等して、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
図6に示すように、本実施形態の電子機器装置1Dは、第一実施形態と同様に、ケース2、複数の発熱部3、冷却用ファン4D、制御部5及び温度センサ6を備える。ケース2、複数の発熱部3、制御部5、温度センサ6の構成や機能などは、第一実施形態と同様である。
As shown in FIG. 6, the
ただし、本実施形態における冷却用ファン4Dは、ケース2の内部空間11における空気の流れ方向を、一方向の一方側(図6において矢印D5で示す方向)と他方側(図6において矢印D6で示す方向)とに切り替え可能なリバーシブルファンである。冷却用ファン4Dは、図6に例示するようにケース2の内部空間11に配されてよいし、例えばケース2の開口12に配されてもよい。なお、発熱部3による冷却用ファン4Dの加熱を抑制するため、冷却用ファン4Dは発熱部3から離れた位置に配されることがより好ましい。また、冷却用ファン4Dは、図6に例示するように一つだけ配されてよいし、例えば複数配されてもよい。
制御部5は、冷却用ファン4Dによる空気の流れ方向が切り替えられるように、冷却用ファン4Dの動作を制御する。
However, in the cooling
The
第三実施形態の電子機器装置1Dによれば、第一実施形態と同様の効果を奏する。
また、第三実施形態の電子機器装置1Dによれば、冷却用ファン4Dがリバーシブルファンであることで、第一、第二実施形態のような第一、第二冷却用ファンを用いる場合と比較して、ケース2の内部空間11において空気を円滑に流すことができる。例えば、第一、第二実施形態の第一、第二冷却用ファンを用いる場合には、停止中の冷却用ファンが内部空間11における空気の流れに対する抵抗となる可能性がある。一方、冷却用ファンがリバーシブルファンである場合には、停止中となる冷却用ファンが無いため、内部空間11において空気を円滑に流すことが可能となる。
According to the
Further, according to the
以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。 Although the details of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
本発明の電子機器装置において、制御部は、例えば所定の時間ごと(例えば30分ごと)に、冷却用ファンによる空気の流れ方向を切り替えてもよい。また、電子機器装置が車両の蓄電池などに充電する充電装置に含まれる場合、制御部は、例えば充電作業の合間に、空気の流れ方向を切り替えてもよい。この場合でも、上記実施形態の場合と同様に、ケース内部における温度勾配を緩和できる。 In the electronic device of the present invention, the control unit may switch the air flow direction by the cooling fan, for example, at predetermined time intervals (for example, every 30 minutes). Further, when the electronic device is included in the charging device for charging the storage battery of the vehicle, the control unit may switch the air flow direction, for example, between the charging operations. Even in this case, the temperature gradient inside the case can be relaxed as in the case of the above embodiment.
1,1C,1D 電子機器装置
2 ケース
3 発熱部
4,4C,4D 冷却用ファン
41,41C 第一冷却用ファン
42,42C 第二冷却用ファン
5 制御部
6 温度センサ
11 内部空間
12 開口
12A 第一開口(一方の開口)
12B 第二開口(他方の開口)
13 筒部材
14 放熱フィン
15 カバー部材
1,1C,
12B Second opening (the other opening)
13
Claims (6)
前記ケースの内部において前記一方向に配列された複数の発熱部と、
前記内部空間において前記一方向に空気を流すための冷却用ファンと、
前記冷却用ファンによる空気の流れ方向を切り替える制御部と、を備える電子機器装置。 An internal space and a case provided at both ends in one direction of the internal space and having openings connecting the internal space to the outside.
With the plurality of heat generating parts arranged in the one direction inside the case,
A cooling fan for flowing air in the one direction in the internal space,
An electronic device including a control unit that switches the air flow direction by the cooling fan.
第一冷却用ファンは、前記一方向の一方側のみに空気を流し、
第二冷却用ファンは、前記一方向の他方側のみに空気を流す請求項1に記載の電子機器装置。 Two cooling fans are arranged in one direction at intervals from each other.
The first cooling fan allows air to flow only on one side in the one direction.
The electronic device according to claim 1, wherein the second cooling fan allows air to flow only on the other side in one direction.
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- 2019-04-15 JP JP2019077014A patent/JP2020177948A/en active Pending
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