JP4788718B2 - 電子機器の放熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品から発する熱を放熱する電子機器の放熱装置に関するものである。

無線通信機等に内蔵される電子部品には、熱を発するものがあり、前記電子部品から発した熱を放熱して、前記電子部品の過度の温度上昇を防ぐための放熱構造を採用することがある。
この種の電子部品から発生する熱を放熱するための放熱構造としては、電子部品で発生した熱が伝導する複数のフィンをシャーシに設けて、ファンで吸気した外気をシャーシに形成された通風路に供給し、前記外気を前記通風路に形成された前記フィンの表面に沿って通風させることで、前記電子部品から発する熱を放熱する構造が知られている。
そして、前記フィンにおける放熱効率を向上させるために、前記通風路を流れる外気の流速を加速して、前記フィンにさらされる単位時間当たりの空気量を増加させようとする構造が提案されている。
例えば、特許文献１（実用新案登録第3076102号公報）には、通風路に形成されたフィンの形状を、円腹状ひれ片、長条状ひれ片、菱形状ひれ片及び柳葉状ひれ片で形成し、この円腹状ひれ片、長条状ひれ片、菱形状ひれ片及び柳葉状ひれ片により加圧流路を形成して、気流の流速を加速し、放熱効率を高めるようにした放熱装置が開示されている。

実用新案登録第3076102号公報

特許文献１に開示されたような構造では、円腹状ひれ片、長条状ひれ片、菱形状ひれ片及び柳葉状ひれ片でフィンを形成するものであるから、シャーシで相当の部分を占めるものとなる。しかし、無線通信機等の電子機器の大きさをコンパクトにすることが要求される場合では、このような構造のフィンでは十分に広い通風路を設けることが難しく、フィンにさらされる単位時間当たりの空気量を十分増加させることが困難である。
また、ファンが設けられた吸気側から排気側までフィンが連続して形成されたものではないから、ファンで吸い込んだ空気がシャーシ内に滞ることがあり、空気を効率よく流通させることが難しかった。

そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、ファンで取り込んだ空気の流れを加速してフィンに吹き付けることで、放熱効率を向上させることを目的としている。

本発明の請求項１にかかる電子機器の放熱装置は、
吸気ファンで吸引した気体をシャーシに形成された通風路を通過させることにより、前記シャーシに配設された電子部品で発生した熱を放熱するように構成された電子機器の放熱装置において、
前記通風路には、気体の流通方向に沿って板状フィンが複数配置されているとともに、
少なくとも１の板状フィンは、蛇行させて配置されることによって、隣接する板状フィン間の間隔の広い部分と狭い部分とが、気体の流通方向に沿って形成され、
吸引された気体の少なくとも一部は、少なくとも１回は、前記隣接する板状フィン間に形成された間隔の広い部分から狭い部分に流れるように構成されているとともに、
前記隣接する板状フィン間の間隔の広い部分に、前記シャーシの端面までは連続しない島状フィンが配置されていることを特徴とする。
請求項２の発明は、
前記板状フィンは、前記シャーシの端面まで連続して形成されていることを特徴とする。

本発明にかかる請求項１の電子機器の放熱装置によれば、
板状フィンを蛇行させることによって、隣接する板状フィン間の間隔が広い部分と狭い部分とを形成したので、間隔の広い部分を通過してきた気体が狭い部分を通過するときに、
気体の流速が加速される。
さらに、
前記隣接する板状フィンと板状フィンとの間で、隣接する板状フィン間の間隔の広い部分に、前記シャーシの端面までは連続しない島状フィンが配置されているので、板状フィンだけのものと比較して、表面積が増加することにより、気体にさらされる面積が増加し、さらに放熱効率が向上する。
よって、発熱性の電子部品で発生した熱を、前記通風路を通過する空気によって効率よく放熱することが可能となる。
請求項２では、
前記板状フィンは、前記シャーシの端面まで連続して形成されているので、流通する空気が滞ることが防止され、さらに放熱効率が向上する。

以下に、本発明に係る電子機器の放熱装置を、その実施の形態を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子機器の放熱装置を備えた無線通信機を後方斜め上から見た斜視図である。
図１に示したように、この無線通信機１０は、
筐体１２の上面を覆うカバー１３を備え、このカバー１３の一部に通気可能なスリット１１が複数形成されている。このスリット１１の下（筐体の内側）には吸気ファン３が配置されており、この吸気ファン３で吸引した外気は、筐体内部に形成された通風路４を通って、筐体１２の背面に開口した排気口１５から排気されるように構成されている。筐体１２の背面には複数の外部フィン１６が凸設され、前記排気口１５は隣接する外部フィン１６の間に設けられている。
無線通信機１０の筐体１２の内部には、例えばアルミダイキャスト製のシャーシ１４が内蔵されている。

図２は、図１に示した無線通信機１０のカバー１３を取り外し、さらに、吸気ファン３も取り外した状態の斜視図であり、図３は吸気ファン３を取り付けた状態の斜視図である。
図２、３に示したように、シャーシ１４は、仕切部材１７によって、基板（図示せず。）が配置される基板配置領域Ａと、放熱領域Ｂとに分離されている。
さらに、前記放熱領域Ｂは、前記吸気ファン設置部１８、前記通風路４、及び前記排気口１５で構成されている。

無線通信機１０に内蔵された前記シャーシ１４には、図示したように、吸気ファン３を固定するために前記吸気ファン設置部１８が形成されている。
この吸気ファン設置部１８には、側面視で、吸気ファン３が斜めに取り付けられる構造になっている。
このような構造によって、前記スリット１１を通って前記吸気ファン３で吸引された外気は、斜めに吸引されて後に複数の導入フィン１９の間を通って前記通風路４へ流れるように構成されている。

前記通風路４には、
気体の流通方向に沿って板状フィン６が複数枚、図示した例では５枚の板状フィン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅが配置されている。各板状フィンは、直線状ではなく、蛇行させて配置されている。
前記板状フィン６は、前記シャーシ１４から前記通風路４の空間側へ凸設して形成されており、前記吸気ファン３側から前記シャーシ１４の端面に形成された外部フィン１６まで連続して形成されている。
そして、隣接する板状フィンは、両者の中心線に関して線対称の状態に屈曲した状態に蛇行させて配置され、隣接する板状フィン間の間隔の広い部分Ｗと狭い部分Ｎとが、気体の流通方向に沿って交互に形成されている。
このような配置によって、前記吸気ファン３で吸引された気体は、前記隣接する板状フィン間に形成された間隔の広い部分Ｗと狭い部分Ｎとを交互に通過するように構成されている。
また、前記シャーシ１４に前記板状フィンが配置されている領域の裏側には、発熱性の電子部品が配置されている。

５つの板状フィンのうちの２つの板状フィン６ａ，６ｂには、それぞれ２箇所に円柱部８が形成され、２つの板状フィン６ｃ，６ｄには、それぞれ１箇所に円柱部８が形成されている。板状フィン６ｃには円柱部は形成されていない。

また、隣接する板状フィンの間隔が広い部分Ｗには、前記シャーシ１４の端面までは連続しない島状フィン７が配置されている。図示した例では、６つの島状フィン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆがそれぞれ広い部分Ｗの中央に配置されている。
６つの島状フィンのうちの３つの島状フィン７ｃ，７ｄ，７ｅには、円柱部８がそれぞれ形成されている。
なお、前記通風路４の吸気ファン側にも短い島状フィン７ｇ，７ｈと円柱部８ａが形成され、前記通風路４の両側面にもほぼ円柱状の部分８ｂが形成されている。
以上のように、板状フィン、島状フィンに円柱部８を形成することで、フィンとフィンとの間の間隔が狭くなる。

図４は、前記シャーシ１４の一部の拡大平面図を示したものであり、前記シャーシ１４の背面には、複数の外部フィン１６が設けられており、隣接する外部フィン１６の間には排気口１５（破線で示した。）が設けられている。そして、板状フィン６の間、もしくは板状フィン６と島状フィン７との間を通過してきた気体は、前記排気口１５から前記外部フィン１６の隙間を通ってシャーシの外部へ排気されるように構成されている。
以上のように、吸気ファン３で吸引された気体は、フィンとフィンとの間隔が広い部分と狭い部分を交互に流れていく。この際、気体が、間隔が広い部分から狭い部分に流れる毎に流速が加速していく。

次に、図５、６、７を参照して、隣接する板状フィンが、両者の中心線に関して線対称の状態に屈曲している配置等を説明する。
５枚の板状フィン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅの配置状態の平面図を図５に示した。この図において、
第１の板状フィン６ａと第２の板状フィン６ｂとは、両者の中心線Ｒに関して左右線対称の状態に屈曲し、
第２の板状フィン６ｂと第３の板状フィン６ｃとは、両者の中心線Ｘに関して左右線対称の状態に屈曲し、
第３の板状フィン６ｃと第４の板状フィン６ｄとは、両者の中心線Ｙに関して左右線対称の状態に屈曲し、
第４の板状フィン６ｄと第５の板状フィン６ｅとは、両者の中心線Ｚに関して左右線対称の状態に屈曲している。
以上のように、隣接する板状フィンは線対称の状態に屈曲しているため、例えば、第１の板状フィン６ａが図上で上側に屈曲している部分では、第２の板状フィン６ｂは図上で下側に屈曲し、第１の板状フィン６ａが図上で下側に屈曲している部分では、第２の板状フィン６ｂは図上で上側に屈曲している。このように、第１の板状フィン６ａと第２の板状フィン６ｂとは、一方が図上の上側に屈曲している部分では、他方は図上の下側に屈曲し、一方が図上の下側に屈曲している部分では、他方は図上の上側に屈曲し、互いに線対称の状態に屈曲している。第２の板状フィン６ｂと第３の板状フィン６ｃも、第３の板状フィン６ｃと第４の板状フィン６ｄも、第４の板状フィン６ｄと第５の板状フィン６ｅも同様である。
このようにして、隣接する板状フィン間の間隔が広い部分Ｗと狭い部分Ｎとが形成されている。
図５に示したように、板状フィンの間に島状フィンを配置せず、円柱部を設けない形態も可能である。

＊島状フィン
図５に示した板状フィンの間に島状フィンを配置した例の平面図を図６に示した。
この図において、
隣接する板状フィンの間隔が広い部分Ｗの中央には、前記シャーシの端面までは連続しない６つの島状フィン７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが、それぞれ配置されている。
図６に示したように、板状フィンの間に島状フィンを配置したが、円柱部を設けない形態も可能である。

図６に示した板状フィンと島状フィンに円柱部を設けた例の平面図を図７に示した。
この図において、
５つの板状フィンのうちの２つの板状フィン６ａ，６ｂには、それぞれ２箇所に円柱部８が形成され、２つの板状フィン６ｃ，６ｄには、それぞれ１箇所に円柱部８が形成されている。板状フィン６ｃには円柱部は形成されていない。
６つの島状フィンのうちの３つの島状フィン７ｃ，７ｄ，７ｅには、円柱部８がそれぞれ形成されている。
これらの円柱部８は、前記板状フィンが前記島状フィンと対向する部分に形成するとよい。
なお、これらの円柱部は、板状フィンおよび島状フィンの板状部分の厚みより膨らんで、基部より上部が僅かに縮径したほぼ円柱部に形成されたものであり、板状部分から円柱部までは表面が曲面で連続して、空気の流れがスムーズになるように形成されている。

このようにして、前記発熱性の電子部品で発生した熱は、前記シャーシ１４を介して、前記板状フィンおよび島状フィンに伝導する。前記板状フィンおよび島状フィンに伝導した熱は、前記板状フィン６および島状フィン７の表面から前記筒状の通風路４を通過する空気に伝導し、熱を奪った空気は、前記排気口１５から外部へ排気されるように構成されている。前記シャーシ１４の熱は、外部フィン１６からも放熱される。
なお、前記各板状フィンおよび島状フィンは、前記シャーシ１４と一体に成形されている。

以上の構成によって、前記吸気ファン３で外部から取り込まれた空気は、途中で漏れることなく、前記通風路４を流れるように構成されている。
前記通風路４に凸設するように配置された板状フィン６は蛇行しているので、直線状の板状フィンの場合と比較して表面積が大きくなり、空気と接触する面積が大きくなるので、放熱効率が向上する。さらに、隣接する板状フィン間の間隔が広い部分Ｗと狭い部分Ｎとが形成されているので、間隔の広い部分を通過してきた気体が狭い部分を通過するときに、気体の流速が加速されることによって、さらに、放熱効率か向上する。
また、前記板状フィン６は、前記シャーシ１４の端面の排気口１５まで連続して形成されているので、流通する空気が滞ることが防止され、さらに放熱効率が向上する。

また、隣接する板状フィン６間に、前記島状フィン７が配置されているので、板状フィンだけのものと比較して、島状フィンの表面積分だけ空気と接触する面積が増加することにより、さらに放熱効率が向上する。
なお、前記シャーシ１４の端面まで連続した板状フィンを数多く配置することが好ましいが、設計上、板状フィンの間隔を狭くすることが困難な場合がある。
このような場合、板状フィンの間隔が広い部分に島状フィンを配置することで、放熱効率を向上させることができる。
また、前記板状フィン６および前記島状フィン７には、断面積が当該島状フィンの他の部分より大きな円柱部８が形成されているので、円柱部がない板状フィンおよび島状フィンと比較して、円柱部で膨らんだ形状によって表面積が増加し、さらに放熱効率が向上する。また、円柱部８では対向するフィンとの間の間隔が狭くなるので、気体の流速が加速され、さらに放熱効率が向上する。

また、前記板状フィン６に設けられた前記円柱部８は、前記板状フィン６が前記島状フィン７と対向する部分に形成されているので、この部分での板状フィンと島状フィンとの間が狭くなり、その狭い部分を流れる気体の流速が加速されて、さらに放熱効率が向上する。
また、前記島状フィン７に設けられた前記円柱部８は、前記板状フィン６に円柱部が形成されていない部分に形成されているので、この部分での板状フィンと島状フィンとの間が狭くなり、その狭い部分を流れる気体の流速が加速されて、さらに放熱効率が向上する。
以上のように、板状フィンと島状フィンとの間が狭くなりすぎないように、板状フィンの円柱部と、島状フィンの円柱部とは対向しないように配置されている。

なお、スリット１１が形成された吸気口が配設される場所は、筐体１２の天面に限らず、筐体１２の側面や底面や背面や正面でもよい。
また、前記排気口１５が配設される場所は、筐体１２の背面に限らず、筐体１２の側面や底面や天面や正面でもよい。
また、スリット１１が形成された吸気口は、排気口と同じ面に配設されてもよく、異なる面に配設されてもよい。
さらには、筐体の形状は直方体に限定されるものではなく、多面体や、曲面を持った筐体でもよい。
なお、前記円柱部８に代えて、複数のこぶ状の突出部を形成してもよく、いずれにせよ、当該フィンの他の部分よりも膨らんで断面積が大きくなっている部分を形成してもよい。
また、蛇行する板状フィンの形状は、波形や、折れ線型など種々の蛇行形状とすることができる。

本発明の実施例１では、吸気ファンとして軸流ファンを用い、吸気口は筐体の天面に開口させ、排気口は筐体の背面に開口させた。さらに、前記吸気ファンは斜めに取り付けたので、高さの低い取り付け部であっても、より口径の大きな吸気ファンを採用することができ、大きな放熱効率を得ることができる。
また、吸気口は筐体から突出しないので、外観上も優れたものとなる。

本発明は、無線通信機に限らず、吸気ファンと放熱フィンを用いた放熱装置を用いた種々の用途に利用することができる。

本発明にかかる電子機器の放熱装置の実施の形態の外観の斜視図である。 前記電子機器の放熱装置の内部の斜視図である。 前記電子機器の放熱装置の内部の斜視図である。 前記電子機器を構成するシャーシの要部の拡大平面図である。 前記シャーシに配置された板状フィンの概略平面図である。 前記シャーシに配置された板状フィンと島状フィンの概略平面図である。 前記シャーシに配置された板状フィンと島状フィンの他の形態の概略平面図である。

符号の説明

１０ 無線通信機、電子機器
１１ スリット、吸気口
１２ 筐体
１３ カバー
１４ シャーシ、伝導手段
１５ 排気口
１６ 外部フィン
１７ 仕切部材
１８ 吸気ファン設置部
３ 吸気ファン
４ 通風路
６ 板状フィン
７ 島状フィン
８ 円柱部
Ａ 基板配置領域
Ｂ 放熱領域

Claims (2)

1. 吸気ファンで吸引した気体をシャーシに形成された通風路を通過させることにより、前記シャーシに配設された電子部品で発生した熱を放熱するように構成された電子機器の放熱装置において、
   前記通風路には、気体の流通方向に沿って板状フィンが複数配置されているとともに、
   少なくとも１の板状フィンは、蛇行させて配置されることによって、隣接する板状フィン間の間隔の広い部分と狭い部分とが、気体の流通方向に沿って形成され、
   吸引された気体の少なくとも一部は、少なくとも１回は、前記隣接する板状フィン間に形成された間隔の広い部分から狭い部分に流れるように構成されているとともに、
   前記隣接する板状フィン間の間隔の広い部分に、前記シャーシの端面までは連続しない島状フィンが配置されていることを特徴とする電子機器の放熱装置。
2. 前記板状フィンは、前記シャーシの端面まで連続して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱装置。

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