JPH0613776A - 電子部品の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 筐体内に収容された様々な電子部品に対し
て、それぞれの電子部品に適切な強さで効率的に冷却を
行うことができる電子部品の冷却装置を提供する。 【構成】 筐体１０内に装着された電子部品４０を冷却
する装置であって、筐体１０外の空気を取り入れて筐体
１０内に送風する冷却ファン２０など、筐体１０内に空
気流を生じさせる空気流発生手段と、この冷却ファン２
０などの空気流発生手段で得られた空気流を電子部品４
０まで導くダクト状の送風誘導路３０とを備えているこ
とにより、電子部品４０に供給する空気流の量すなわち
冷却の強さを、それぞれの電子部品４０ごとに自由に設
定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電子部品の冷却装置
に関し、詳しくは、集積回路などの電子部品を筐体内に
組み込んだ電子装置に利用され、発熱の大きな電子部
品、あるいは、熱に弱い電子部品など、冷却を必要とす
る電子部品を効率的に冷却するための冷却装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、集積回路などの半導体素子その他
の電子部品を組み込んだ電子装置は、金属や合成樹脂か
らなる筐体の内部に、上記のような電子部品を装着した
配線基板を取り付けておいたり、電子部品を独立した状
態で筐体内の構造部分に取り付けておいたりしている。

【０００３】電子部品のなかには、通電によって発熱す
るものや、熱に弱く、過熱すると誤動作を起こしたり故
障を起こしたりし易いものがある。そこで、このような
電子装置には、電子部品を冷却するために、冷却ファン
などの冷却手段が取り付けられる。冷却ファンは、電子
装置の筐体壁面などに取り付けられ、外部の空気を取り
入れて、筐体内の空間に送風し、筐体内に装着された電
子部品を冷却することになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来におけ
る電子部品の冷却方法では、筐体内に装着された複数の
電子部品に、他の部品よりも発熱が多い部品や特別に熱
に弱い部品など、発熱量や耐熱性に関する特性の異なる
様々な電子部品が混在していると、これらの電子部品全
てに対して適切な冷却を行うことが難しいという問題が
あった。また、筐体の内部構造や電子部品の配置によっ
て、場所による冷却効果に予期せぬ違いが生じ、冷却の
必要な個所の電子部品に十分な冷却が行えないという問
題もあった。

【０００５】これは、従来の冷却方法では、筐体の一端
に取り付けられた冷却ファンからの送風は、筐体の内部
空間全体に均等に拡がるようになっていたので、例え
ば、発熱の大きな電子部品あるいは熱に弱い電子部品で
も、あまり発熱しない電子部品あるいは熱に強い電子部
品でも、全く同じように冷却されることになり、発熱の
大きな電子部品あるいは熱に弱い電子部品については、
冷却が不十分になり易いのである。発熱の大きな電子部
品や熱に弱い電子部品が十分に冷却されるように、冷却
ファンの容量を大きくすると、冷却を必要としない電子
部品まで強く冷却するので、エネルギーの無駄が多い。
当然、消費電力が増大し、装置も大型化してしまう。ま
た、筐体の内部構造によって、特定の場所に設置された
電子部品には、冷却ファンからの送風が他の部品や構造
部材で遮られてしまい、十分な冷却が行われないことが
ある。このような送風が届き難い場所は、冷却ファンの
容量を増やしても、送風量はあまり増えず、冷却効果は
ほとんど向上しない。

【０００６】そこで、この発明の課題は、筐体内に収容
された様々な電子部品に対して、それぞれの電子部品に
適切な強さで効率的に冷却を行うことができる電子部品
の冷却装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかる電子部品の冷却装置は、筐体内に装着さ
れた電子部品を冷却する装置であって、筐体内に空気流
を生じさせる空気流発生手段と、この空気流発生手段で
得られた空気流を電子部品まで導く送風誘導路とを備え
ている。

【０００８】この発明は、金属や合成樹脂などからなる
筐体内に、集積回路素子などの電子部品を組み込んで構
成される、任意の電子装置に適用されるものである。電
子部品としては、いわゆるパワー素子と呼ばれるよう
な、大電力が流れ、そのために発熱量が大きくなる半導
体素子その他の発熱性の電子部品と、過熱によって誤作
動を起こしたり作動性能の低下を起こしたりする熱に弱
い電子部品、および、このような問題のない通常の電子
部品を、同じ筐体内に収容しておく場合に有効である
が、具体的な電子部品の種類やその配置は自由に設定で
きる。

【０００９】空気流発生手段は、電子部品を冷却するの
に必要な空気流を発生させることができればよく、筐体
の外部から空気を取り入れて筐体内に送風することによ
って空気流を発生させる送風手段や、筐体内で空気を強
制的に循環させて空気流を作り出す循環手段が採用され
る。また、自然の通風によって空気流が発生するよう
に、筐体に通風口を設けておくだけでも良い場合もあ
る。

【００１０】送風手段には、従来の電子装置でも利用さ
れているような、シロッコファンなどの通常の冷却ファ
ンその他、空気を取り入れて空気流を発生させ、この空
気流を筐体内に送風することのできる機構を備えていれ
ばよい。送風手段は、筐体の外部から空気を取り込むこ
とができるように、筐体の外壁に近い筐体内に設置して
おき、筐体の外壁には、空気取入口を貫通形成しておく
のが好ましい。空気取入口には、異物の侵入を防いだ
り、空気中の汚れを除去したりするフィルタやガードを
設けておくことができる。さらに、送風手段の空気取入
側に、空気冷却手段を設けておくこともできる。空気冷
却手段とは、熱交換器のように、通過する空気の熱を奪
って、空気の温度を下げることのできる機構装置であ
る。空気冷却手段として、いわゆるペルチェ効果によっ
て冷却を行う冷却機構を備えておくことができる。

【００１１】送風誘導路は、金属あるいは合成樹脂その
他の材料で壁面が構成されたダクトあるいは管路状に形
成されており、送風誘導路の配置形状によって、その内
部を通る空気の流れを制御できるものである。送風誘導
路は、筐体や筐体内の内部構造とは全く別個の構造とし
て設けておいてもよいし、筐体やその内部構造部材の壁
面を、送風誘導路を構成する壁材の一部として利用する
ことも可能である。送風誘導路を、着脱自在な壁面材を
組み立てて構成すれば、必要に応じて、送風誘導路の構
造を変更することができる。送風誘導路を、可撓性のあ
るチューブやパイプで構成しておけば、送風誘導路の配
置を容易に設定したり、設定変更したりすることができ
る。

【００１２】送風誘導路の一端は、送風手段などの空気
流発生手段で作り出した空気流の少なくとも一部を取り
込むことの出来る位置に配置される。勿論、空気流発生
手段で作り出した空気流の全てを送風誘導路に取り込む
こともできる。また、空気流の一部は、送風制御路を通
さず、筐体の内部空間にそのまま放出して、内部空間全
体の冷却あるいは換気を行わせるようにしてもよい。送
風誘導路を複数設けることもできる。この場合、複数の
送風誘導路のそれぞれの一端を、空気流発生手段の空気
流を取り込める位置に並べて配置しておく。さらに、ひ
とつの送風誘導路に、複数の空気流発生手段からの空気
流を取り込むようにすることも可能である。

【００１３】送風誘導路は、冷却しようとする電子部品
に適切な冷却効果が得られるだけの空気流が当たるよう
に、その形状や構造が設定される。具体的には、例え
ば、送風誘導路のうち、空気流発生手段に隣接する側と
は反対側の端部あるいは途中の開口部分が、冷却しよう
とする電子部品の近傍に配置されるようにしておけばよ
い。ひとつの送風誘導路で複数の電子部品を冷却する場
合には、それぞれの電子部品毎に開口部分を設けておけ
ばよい。送風誘導路の先端を複数方向に枝分かれさせて
おくこともできる。また、送風誘導路の内部に電子部品
を装着しておくこともできる。

【００１４】電子部品に空気流を当てるには、集積回路
パッケージなどの電子部品本体の外面に直接空気流を当
てるようにしておいてもよいし、電子部品本体に冷却フ
ィンを取り付けておき、この冷却フィンに空気流を当て
るようにしてもよい。すなわち、この発明における電子
部品とは、集積回路パッケージなどの電子部品本体その
ものの場合と、これらの電子部品本体と熱的に連結され
た冷却フィンなどの付属機構を含めた複合部品の場合の
両方を意味している。

【００１５】電子部品に当たった空気流は、速やかに筐
体外に排出されるようにしておくのが好ましい。具体的
には、従来の電子装置と同様に、筐体の外壁に、多数の
小孔やスリットなどからなる排気口を設けておけばよ
い。この排気口は、送風誘導路および電子部品の配置構
造に合わせて、空気流の排出が良好に行えるような位置
および構造で設けておく。筐体内で空気流を循環させる
場合には、空気流の熱を、筐体の壁面などに設けた放熱
面やヒートパイプで奪って、外部に放出できるようにし
ておくのが好ましい。

【００１６】

【作用】従来の冷却装置は、冷却ファンすなわち空気流
発生手段から、筐体内の空間全体に空気流が拡がるよう
に送風を行っていたため、発熱が大きかったり熱に弱か
ったりして強い冷却が必要な電子部品にも、そうでない
電子部品にも、同じ程度の冷却作用を与えていた。その
ため、本当に冷却を必要とする電子部品に十分な空気流
を当てて効率的に冷却することができなかった。

【００１７】これに対して、この発明の冷却装置では、
空気流発生手段で得られた空気流を電子部品のところま
で導く送風誘導路とを備えているため、筐体内で、それ
ほど冷却を必要としない個所には空気流を送らず、強い
冷却を必要とする電子部品のみに集中的に空気流を当て
ることができる。したがって、冷却ファンなどの送風手
段の容量あるいは発生する空気流の総量は同じであって
も、目的とする電子部品を必要とする強さで適切に冷却
することができる。冷却の必要があまりない電子部品に
まで、送風する必要がないので、送風の無駄がなく、送
風エネルギーの無駄もなくなる。

【００１８】

【実施例】ついで、この発明の実施例について、図面を
参照しながら以下に説明する。

【００１９】図１は、電子部品の冷却装置を取り付けた
電子装置の全体構造を表す。金属板からなる矩形状の筐
体１０の内部に、複数の電子部品４０、４２、５０が収
容されている。筐体１０の片隅には、送風手段となるシ
ロッコファン形式の冷却ファン２０が取り付けられてい
る。筐体１０の底壁には、冷却ファン２０に空気を取り
込む空気取入口１２が形成されている。冷却ファン２０
から送風が吹き出される外周を囲んで送風誘導路３０が
設けられている。送風誘導路３０を構成する壁体は、金
属または合成樹脂からなり、壁体の一部は、筐体１０の
外壁を利用している。送風誘導路３０は、冷却ファン２
０を囲む基部３１の外周に、複数本のダクト状をなす分
岐路３２が設けられている。各分岐路３２の先端は、電
子部品４０の近くに開口されている。筐体１０の外壁の
一部には、多数の小さな貫通孔からなる排気口１４が設
けられている。

【００２０】冷却ファン２０を作動させると、空気取入
口１２から筐体１０内に取り入れられた空気が、冷却フ
ァン２０の外周方向に送風され、送風誘導路３０の各分
岐路３２の先端から空気流が吹き出すことになる。空気
流は、各電子部品４０の表面に当たって、電子部品４０
の熱を奪い冷却する。電子部品４０の熱を奪った空気流
は、排気口１４から筐体１０外に排出される。なお、図
示した実施例では、複数の電子部品４０、４２、５０の
うち、送風誘導路３０の各分岐路３２の開口部分に隣接
する電子部品４０には、直接に空気流が当たるようにな
っているが、一部の電子部品４２（図中、右側の中央）
には、分岐路３２の開口を設けず、他の電子部品４０な
どを通過した空気流が当たるようになっている。これ
は、強い冷却の必要な電子部品４０には、分岐路３２か
ら吹き出した空気流が直接当たるようにし、それほど強
い冷却は必要としない電子部品４２には、他の場所から
回ってくる空気流が当たるようにしているためである。
また、電子部品５０には、空気流があまり当たらないよ
うになっている。これは、この電子部品５０の発熱が少
ないか、強制的な冷却を行わなくても、良好な性能を発
揮することのできる耐熱性の優れた部品であるためであ
る。

【００２１】なお、電子部品４０の一部および電子部品
４２は、集積回路素子を備えた電子部品本体４０ａ、４
２ａと冷却フィン４０ｂ、４２ｂで構成されている。す
なわち、図２に示すように、アルミ等の放熱性の良い金
属などからなり、放熱面積を増やすためのフィンを多数
備えた冷却フィン４０ｂ（または４２ｂ）を電子部品本
体４０ａ（または４２ａ）に取り付けておくことによっ
て、冷却効果を高めるようにしている。この場合、送風
誘導路３０の分岐路３２の開口を、電子部品４０の冷却
フィン４０ｂの部分に配置して、空気流が冷却フィン４
０ｂに集中的に当たるようにしておくと、冷却効果が高
くなる。

【００２２】図３は、別の実施例を表している。この実
施例では、筐体１０の側壁に冷却ファン２０を取り付け
ている。送風誘導路３０は、ドーム状の基部３１から、
２本の細いダクト状の分岐路３２が、電子部品４０、４
０の位置まで延ばされている。筐体１０のうち、冷却フ
ァン２０を取り付けた側壁と対向する側壁には多数のス
リット状の貫通孔からなる排気口１４が設けられてい
る。分岐路３２の先端から吹き出した空気流は、電子部
品４０、４０の表面あるいは内部を通過して排気口１４
から筐体１０外に排出される。筐体１０には、多数の集
積回路素子などを搭載した配線基板５２が収容されてい
るが、この配線基板５２は、それほど強く冷却する必要
がないので、送風誘導路３０からの空気流が当たらない
ようになっている。

【００２３】つぎに、図４〜図１１には、送風誘導路３
０の様々な構成を模式的に表している。

【００２４】図４は、最も単純な構造の場合を示してお
り、筐体１０の外壁に空気取入口１２を設け、その内側
に冷却ファン２０を備えている。冷却ファン２０を囲ん
でダクト状に延びる送風誘導路３０は、先端開口３４
が、電子部品４０の近くに配置されている。

【００２５】図５では、図４の構造に加えて、電子部品
４０の周囲を囲み、筐体１０の外壁につながる排気ダク
ト６０を設けている。送風誘導路３０の先端開口３４か
ら吹き出した空気流は、電子部品４０に当たってこれを
冷却した後、排気ダクト６０に入り、排気ダクト６０の
端部の排気口１４から筐体１０の外部に排出される。こ
の場合、電子部品４０の熱を奪って温度の高くなった空
気流を、迅速に排出することができる。その結果、筐体
１０内の他の場所に、電子部品４０の熱で暖まってしま
った空気流を送って、その部分の温度を高めてしまうよ
うなことも防げる。

【００２６】図６では、電子部品４０を、送風誘導路３
０の内部に設けている。送風誘導路３０の末端は、筐体
１０の外壁に設けられた排気口１４につながっている。
このようにすれば、送風誘導路３０内の空気流を確実に
電子部品４０に当てて効率良く冷却でき、暖まった空気
流が、筐体１０内の別の場所に漏れる心配もない。

【００２７】図７では、電子部品４０自体は送風誘導路
３０の外に設置しておき、電子部品４０の外面を送風誘
導路３０の外壁の一部として構成しているか（図中、左
側）、電子部品４０に設けた冷却フィン４０ｂを送風誘
導路３０の内部に露出させている（図中、右側）。この
ようにすれば、電子部品４０のへの配線接続などが、送
風誘導路３０とは関係なく自由に行えるとともに、送風
誘導路３０の空気流を効率的に電子部品４０に当てるこ
とができる。

【００２８】図８では、送風誘導路３０に、先端開口３
４のほかに、途中部分にも開口３６を設けている。送風
誘導路３０を通過する空気流は、大部分が先端開口３４
から吹き出して電子部品４０を強く冷却するとともに、
一部の空気流が途中開口３６から筐体１０の内部空間全
体に拡がって、内部空間全体にもある程度の冷却作用あ
るいは空気の入替え作用を果たすことができる。

【００２９】図９では、筐体１０の空気取入口１２に、
空気冷却器７０を取り付けている。このようにしておけ
ば、筐体１０の外部の空気を、空気冷却器７０で冷却し
た後、送風誘導路３０に送りだすことができる。空気の
温度そのものを下げておけば、この空気流を当てる電子
部品４０に対する冷却効果はより高まることになる。

【００３０】図１０では、送風誘導路３０の内部の複数
個所に電子部品４０、４０を取り付けているとともに、
電子部品４０、４０の中間の送風誘導路３０に、放熱フ
ィン８０の一端を導入している。この放熱フィン８０
は、前記冷却フィン４０ｂなどと同様の放熱性の良い金
属などで形成されており、放熱フィン８０の他端は、筐
体１０の外壁につながっている。この場合、冷却ファン
２０で発生した空気流は、まず、図中左側の電子部品４
０を冷却することにより、空気流の温度が上昇する。こ
の空気流は、つぎに、放熱フィン８０に当たることによ
って、放熱フィン８０に熱を奪われて冷却される。放熱
フィン８０に伝わった熱は、筐体１０の外壁に伝わり、
これを放熱面として外部に放出される。放熱フィン８０
で冷却された空気流は、つぎの電子部品４０に当たり、
これを冷却することになる。すなわち、ひとつの送風誘
導路３０に沿って、複数の電子部品４０、４０が配置さ
れてあると、上流側の電子部品４０の熱を奪って暖まっ
た空気流が下流側の電子部品４０に当たるので、この下
流側の電子部品４０が十分に冷却できない場合がある。
しかし、上記実施例では、電子部品４０、４０の中間位
置に放熱フィン８０を設けておくことによって、下流側
の電子部品４０にも、放熱フィン８０で冷却された冷た
い空気流を送って、十分な冷却を行うことが可能にな
る。放熱フィン８０の代わりに、ヒートパイプを用いて
も同様の効果を達成できる。

【００３１】図１１では、ひとつの電子部品４０に、筐
体１０の外壁の２個所に設けられた冷却ファン２０、２
０からの送風を送り込めるように、送風誘導路３０を配
置している。このようにしておけば、ひとつの冷却ファ
ン２０では容量不足で、十分に冷却ができないような大
発熱量の電子部品４０でも、良好に冷却することが可能
になる。また、比較的小型の冷却ファン２０を複数用い
ることで、電子装置全体の小型化やコストダウン、ある
いは消費電力の削減や騒音低下を図ることも可能にな
る。

【００３２】

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかる電子部
品の冷却装置によれば、送風手段で発生させた空気流
を、送風誘導路で電子部品まで導くことにより、電子部
品毎に送風量を変えることができる。したがって、筐体
内に収容された様々な電子部品のうち、強い冷却が必要
な電子部品には大量の空気流を当て、それほど冷却の必
要がない電子部品には空気流を当てないでおくなど、電
子部品毎に当てる空気流の量あるいは冷却の強さを自由
に調整することが可能になり、筐体内の全ての電子部品
に対して、適切な強さの冷却を行うことができ、送風手
段で発生させた空気流を効率良く利用することができ
る。

【００３３】その結果、各電子部品をて適切な冷却状態
で作動させて、それぞれの電子部品の持つ性能特性を良
好に発揮させることができる。また、従来の冷却装置に
比べて、送風手段の容量もしくは全体の送風量を少なく
できるので、装置の小型化あいは消費エネルギーや騒音
の削減にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を表す電子装置全体の断面構
造図

【図２】電子部品の一例を表す斜視図

【図３】別の実施例を表す斜視図

【図４】送風誘導路の配置構造を表す模式的構造図

【図５】別の実施例を表す模式的構造図

【図６】別の実施例を表す模式的構造図

【図７】別の実施例を表す模式的構造図

【図８】別の実施例を表す模式的構造図

【図９】別の実施例を表す模式的構造図

【図１０】別の実施例を表す模式的構造図

【図１１】別の実施例を表す模式的構造図

【符号の説明】

１０ 筐体 １２ 空気取入口 ２０ 冷却ファン（空気流発生手段） ３０ 送風誘導路 ４０、４２ 電子部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上崎 昌芳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体内に装着された電子部品を冷却する
   装置であって、筐体内に空気流を生じさせる空気流発生
   手段と、この空気流発生手段で得られた空気流を電子部
   品まで導く送風誘導路とを備えていることを特徴とする
   電子部品の冷却装置。
2. 【請求項２】 空気流発生手段が、筐体外の空気を取り
   入れて筐体内に送風する送風手段である請求項１記載の
   電子部品の冷却装置。
3. 【請求項３】 空気流発生手段が、筐体内の空気を強制
   循環させる循環手段である請求項１記載の電子部品の冷
   却装置。