JP6238855B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に関するものである。

従来からある冷却用構造として、特許文献１に開示の構造がある。この構造では、電子部品などの発熱部品と、発熱部品を搭載する冷却風路を有する筐体と、ファンと、複数のフィンがある放熱ブロックと、放熱ブロックを覆うカバーと、発熱部とが設けられている。そして、放熱ブロックにはファンが風路の途中に平面的に取り付けられており、風路には、入口側と出口側を分離する仕切りがあり、Ｕ字状の風路が構成されている。

特許文献２には、ファンと、ファンを駆動するモータと、複数の突起およびファンの外側の支持突起が設置された底板と、ファンの径よりやや大きい孔が形成された仕切り板と、蓋とを備えた構造が開示されている。このような構造において、空気は、ファンにより、４方向から吸気され、仕切り板に設けたファンよりやや大きい孔を通って、流入路から流出路へ流れ、４方向に排気される。

さらに、特許文献３には、基板に実装された発熱部品と基板の上部に配置されるヒートスプレッダとの間に、熱的に接触する接触部を設け、ヒートスプレッダには下向きの遮蔽壁及び冷却用フィンを一体に設けた構造が開示されている。ヒートスプレッダには、吸気口を設け、その上部にファンを設置する。基板の上面とヒートスプレッダの下面との間に通風路を形成し、ファンにより冷却風を送風する。また、本構成では、吸気から排気までが直線的な風路構成である。

特許第３１４２１１４号公報 特許第３２２５３４２号公報 特許第４７３５５２８号公報

特許文献１の構成では、Ｕ字状の風路途中に、平面的な配置でファンが取り付けられている。この構成では、ファン吸気側（風路入口側）とファン排気側（風路出口側）との間はファン、ファンケース、風路によって閉じられていないため、ファン排気側風路からファン吸気側風路への逆流が考えられる。

特許文献２のような構成では、空気は、仕切り板に設けられた、ファンの径よりもやや大きい孔からのみ、流入路から流出路へと流れる。また、ファンの駆動モータの投影面上には、空気が流れない。したがって、風路の圧力損失が高い。

また、特許文献３のような構成では、部品実装面に空気が流れているが、風路が直線的に構成されるため、装置全体が長辺化し、大型化、車載性悪化、内部部品レイアウトの制約増加を招く。また、途中で風路を曲げて長辺化を回避すると圧損増を招く。別の形態として、基板の裏面側、つまり部品実装面の反対側に、ヒートシンクなどの冷却器を構成し、そこへ風を流す構造をとった場合も、同様に長辺化を招き、途中で風路を曲げて長辺化を回避すると圧損増を招く。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電子部品を搭載し且つファンが設けられた冷却風路を有する電子機器であって、小型化、低圧損化、内部レイアウトの自由度向上、搭載性の自由度向上、逆流の抑制を実現することができる電子機器を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明は、電子部品と、冷却器と、冷却風路とを備えた電子機器であって、前記電子部品は、冷却器のベース壁の一面側に取り付けられており、前記冷却風路は、前記ベース壁の他面側に形成されており、前記冷却風路には、ファンが設けられており、前記冷却風路は、前記ファンにおいて折り返すように曲がっており、前記冷却風路は、仕切り板によって、前記ベース壁の他面の平面方向に分離された吸気側風路と排気側風路とを含んでおり、前記吸気側風路は、ファン吸気口に接続され、前記排気側風路は、ファン排気口に接続され、前記吸気側風路の前記ファン吸気口の直前にある吸気側ヘッダと、前記排気側風路の前記ファン排気口の直後にある排気側ヘッダとは、風路高さ方向にずれている。

本発明によれば、電子部品を搭載し且つファンが設けられた冷却風路を有する電子機器において、小型化、低圧損化、内部レイアウトの自由度向上、搭載性の自由度向上、逆流の抑制を実現することができる。

本発明の実施の形態１および実施の形態２の電子機器を示す斜視図である。 図１の電子機器の平面図である。 図１のＡ−Ａ線による断面図である。 本発明実施の形態３の電子機器を示す平面図である。 本発明の改変形態に関する図２と同態様の図である。 本発明の別の改変形態としてＬ字状の冷却風路を示す図である。 本発明の別の改変形態として十字状の冷却風路を示す図である。 本発明のさらに別の改変形態としてオフセット型のフィン形状を示す図である。 本発明のさらに別の改変形態としてピン型のフィン形状を示す図である。 本発明のさらに別の改変形態として波型のフィン形状を示す図である。

以下、本発明の電子機器の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。以下に示す複数の実施の形態は、冷却風路を有し且つ電子部品を搭載した、車載用電子機器における、冷却器の風路構造およびファンの取り付け構造に関するものである。なお、図中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態１の電子機器を示す斜視図であり、図２は、図１の平面図であり、図３は、図１におけるＡ−Ａ線による断面図である。

電子機器１は、電子部品と、冷却器と、冷却風路とを備えており、電子部品は、ベース壁の一面側に取り付けられており、冷却風路は、当該ベース壁の他面側に形成されている。具体的な構成としては、電子機器１は、冷却器２と蓋４とカバー５とにより構成される筐体３と、筐体３に収納される電子部品７と基板７ａとで構成される。

実施の形態１では、一方を蓋４で閉じることによって形成される冷却風路１１を有する冷却器２に、電子部品７が直接あるいは基板７ａを介して冷却器２の蓋４とは異なる側の面に取り付けられている。冷却器２の電子部品７と基板７ａとが取り付けられた側には、カバー５が取り付けられ、電子部品７と基板７ａとは、カバー５および冷却器２によって囲まれることにより収納されている。換言すれば、冷却器２のベース壁２ｂの表裏方向でいう一面側に、電子部品７が取り付けられ、他面側に、冷却風路１１が形成されている。

冷却風路１１には、その途中にファン６が取り付けられ、冷却風路１１は、その途中に取り付けられたファン６により、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとに分離されている。

また、冷却風路１１は、ファン６において折り返すように曲がっている。ファン６の吸気口６ａは、電子部品７を取り付けている側を向けて、すなわち、カバー５側に向けて、設けられている。

電子部品７で発熱した熱は、基板７ａおよび冷却器２の構造部分を熱伝導により伝熱し、さらに冷却風路１１まで伝熱する。電子部品７で発熱した熱は、冷却風路１１において、ファン６で送風される風による強制対流で冷却される。また、電子部品７で発熱した熱の一部は、基板７ａおよび冷却器２の構造部分を熱伝導により冷却器２の側壁２ａまで伝熱し、側壁２ａから対流や輻射によっても冷却される。

冷却風路１１における吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとは平面的に配置されている。吸気側風路１１ａのファン吸気口６ａの直前にある吸気側ヘッダ１１ｂと、排気側風路１１ｃのファン排気口６ｂの直後にある排気側ヘッダ１１ｄとは、風路高さ方向（図２の紙面表裏方向、図３の紙面上下方向、後述するベース壁２ｂの表裏方向）に立体的にずれて配置される。このとき、吸気側ヘッダ１１ｂと排気側ヘッダ１１ｄとは、例えば、吸気側ヘッダ１１ｂの風路高さ方向における上側に排気側ヘッダ１１ｄが重ならないように配置されたり、その一部または全部が重なっていたり、種々の配置を取りえる。

冷却風路１１には、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとを隔てる仕切り板８があり、ファン６と仕切り板８とによって、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとは分離されている。仕切り板８の一部は、ファン６のケースに接触している。

冷却風路１１は、冷却器２のベース壁２ｂおよび側壁２ａと、蓋４と、仕切り板８と、ファン６のケースとによって、画定されている。

ファン６は、蓋４と冷却器２のベース壁２ｂとの間にあり、ファン吸気口６ａは、図２に示されるように、ベース壁２ｂ側に向けて開口している。ファン６と冷却器２との間には、間隔（ファン吸気口６ａと冷却器２の間の高さＨｔ）が開けられている。すなわち、ファン吸気口６ａは、ベース壁２ｂから離れている。なお、電子機器１全体の高さ増加による容積拡大を防ぐために、ファン６のファン吸気口６ａと冷却器２との間の高さＨｔは低い方が良く、２０ｍｍ以下であれば、極めて好適である。

以上のように構成された本実施の形態１の電子機器によれば、冷却風路１１が途中で曲がることにより、電子機器１全体の長辺化を防ぎ小型化ができる。また、ファン６を起点に曲げることで、換言すれば、風路の曲り部にファン６を設けることで、通常は発生する冷却風路１１の曲がりによる圧力損失の増加を無くすことができ、ファン排気口６ｂの向きによって冷却風２１の流れを曲げることができるため、低圧損化ができる。また、ファン６と仕切り板８により吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃを分離することにより、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとの間での逆流を防ぐことができる。さらに、ファン６と冷却器２との間に間隔が空くようにファン６を取り付けることにより、冷却器２においてファン６が投影される面も冷却面となるため、冷却すべき電子部品７を取り付けできる領域が大きくなる。よって、上記のように電子機器１全体の長辺化を防ぎ小型化ができることと相まって、内部レイアウトの自由度向上、搭載性の自由度向上の効果がえられている。

また、電子部品を取り付ける面に近接するようにファンを取り付けた場合、ファンが高温となりファンの寿命が短くなるところ、本実施の形態１では、ファン６と冷却器２との間に間隔が空くようにファン６を取り付けることにより、冷却器２においてファン６が投影される面も冷却面となるため、ファン６の寿命を延ばすこともできる。また、電子部品７と基板７ａとは、カバー５および冷却器２によって囲まれることにより収納されるが、図示しないがカバー５と冷却器２との間にＯリングなどのシール材を用いることで、電子部品７と基板７ａに対して防水構造をとることもできる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態２は、冷却風路に関して、実施の形態１にさらに条件が付加された態様であるので、図１〜図３に基づいて説明を行う。また、以下に説明する部分を除いては、本実施の形態２は、実施の形態１と同様であるものとする。

実施の形態２では、冷却風路１１において、ファン６よりも冷却風路１１の入口側である吸気側風路１１ａの幅Ｗｉが、ファン６よりも冷却風路１１の出口側である排気側風路１１ｃの幅Ｗｏよりも大きくなるように構成される。

一般的には、ファンの吸気側と排気側とでは、吸気側では偏流がなく一様流が流れ、排気側ではファンの羽根の形状やファンのケーシングの形状などに影響され、気流に旋回成分が発生したり、ファンの排気口において風量分布ができたりするために、偏流が発生しやすい。この偏流によって、電子部品の冷却面においては、局所的に温度が高くなるホットスポットなどが発生する可能性がある。しかし、実施の形態２のような構造によれば、ファン６の吸気側風路１１ａの幅Ｗｉを、ファン６の排気側風路１１ｃの幅Ｗｏより大きくすることにより、偏流を抑制でき、さらに、偏流が起こりにくい吸い込み側の冷却面を大きくできるため、ホットスポットの発生を抑制できる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図４は、本実施の形態３の電子機器を示す平面図である。なお、実施の形態３は、冷却風路１１の構成のみが実施の形態１および２と異なるため、異なる部分についてのみ説明し、他の部分については説明を省略する。

実施の形態３では、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとにフィン９が設けられている。フィン９は、一面に電子部品７が取り付けられている冷却器２のベース壁２ｂの他面に設けられている。より詳細には、フィン９は、吸気側風路１１ａと排気側風路１１ｃとのそれぞれに関し、電子部品７のある側と反対側の面のうち、少なくとも、高さ方向から投影的にみて電子部品７と重なる領域に設けられている。

このような構造によれば、フィン９によって放熱面積が拡大され、なおかつフィン９が設置されない場合に比べてフィン９とフィン９との間で流速を速くすることができるため、フィン９を設置しない場合に比べて、より効率的に電子部品７を冷却できる。

以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

例えば、図５に示されるように、ファン６の吸気側風路１１ａの幅Ｗｉを、ファン６の排気側風路１１ｃの幅Ｗｏより大きくする程度を、図２に示した態様よりもさらに大きくして実施することも可能である。

また、図１〜図３では、冷却風路１１の形状としてＵ字状を例に挙げたが、冷却風路１１の形状は、それに限定されるものではない。よって、冷却風路１１の形状は、例えば、図６に示すようなＬ字状、図７に示すような十字状としてもよい。

冷却風路１１は、冷却面積の拡大や圧力損失を低減するため、風路の幅や風路の高さを可能な限り大きくすることが望ましい。また、通常は冷却風路１１の風路入口１１ｅおよび風路出口１１ｆは、図１〜図３に例示したように、冷却器２の側壁２ａに設けられるが、風路入口１１ｅまたは風路出口１１ｆの一部または全部を蓋４やカバー５に設けてもよい。

さらに、フィン形状は、図４で示したストレート型に限定されるものではない。よって、フィン形状は、例えば、図８、図９、図１０に示すような、オフセット型、ピン型、波型でもよい。また、フィン９は、放熱性能や圧力損失の仕様を両立できれば、吸気側ヘッダ１１ｂや排気側ヘッダ１１ｄに取り付けてもよい。

仕切り板８は、冷却器２と一体に成形されたり、別部品を取り付けたりしてもよく、板の厚みは均一でなくてもよい。

電子部品７は、直接、冷却器２に取り付ける構造の他、シート、グリス、絶縁材などの介在物を介して取り付ける構造、基板７ａに実装され、基板７ａを冷却器２に取り付ける構造など、種々の取り付け構造を取り得る。

１ 電子機器、２ 冷却器、２ｂ ベース壁、６ ファン、６ａ ファン吸気口、６ｂ ファン排気口、７ 電子部品、８ 仕切り板、９ フィン、１１ 冷却風路、１１ａ 吸気側風路、１１ｂ 吸気側ヘッダ、１１ｃ 排気側風路、１１ｄ 排気側ヘッダ。

Claims (5)

1. 電子部品と、冷却器と、冷却風路とを備えた電子機器であって、
   前記電子部品は、前記冷却器のベース壁の一面側に取り付けられており、
   前記冷却風路は、前記ベース壁の他面側に形成されており、
   前記冷却風路には、ファンが設けられており、
   前記冷却風路は、前記ファンにおいて折り返すように曲がっており、
   前記冷却風路は、仕切り板によって、前記ベース壁の他面の平面方向に分離された吸気側風路と排気側風路とを含んでおり、
   前記吸気側風路は、ファン吸気口に接続され、
   前記排気側風路は、ファン排気口に接続され、
   前記吸気側風路の前記ファン吸気口の直前にある吸気側ヘッダと、前記排気側風路の前記ファン排気口の直後にある排気側ヘッダとは、風路高さ方向にずれている、
   電子機器。
2. 前記ファン吸気口は、前記ベース壁側に向けて開口しており、該ファン吸気口は、該ベース壁から離れている、
   請求項１の電子機器。
3. 前記吸気側風路の幅Ｗｉは、前記排気側風路の幅Ｗｏより大きい、
   請求項１または２の電子機器。
4. 前記冷却風路には、フィンが設けられている、
   請求項１〜３の何れか一項の電子機器。
5. 電子部品と、冷却器と、冷却風路とを備えた電子機器であって、
   前記電子部品は、前記冷却器のベース壁の一面側に取り付けられており、
   前記冷却風路は、前記ベース壁の他面側に形成されており、
   前記冷却風路には、ファンが設けられており、
   前記冷却風路は、前記ファンにおいて折り返すように曲がっており、
   前記冷却風路は、仕切り板によって分離された吸気側風路と排気側風路とを含んでおり、
   前記吸気側風路のファン吸気口の直前にある吸気側ヘッダと、前記排気側風路のファン排気口の直後にある排気側ヘッダとは、風路高さ方向にずれており、
   前記ファン吸気口は、前記ベース壁側に向けて開口しており、該ファン吸気口は、該ベース壁から離れている、
   電子機器。

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