(57)【要約】【課題】ヒートシンク全体を効率良く冷却することができる冷却構造およびそれを用いた電子機器の提供【解決手段】  電子機器１は、電子部品５が搭載されるヒートシンク４１と、ヒートシンク４１を冷却するための気流を発生させるファン６１と、ファン６１により発生された気流をヒートシンク４１に沿って通過させるための空気流路９ａを規定する流路規定手段と、を備える。空気流路９ａは、気流の流れ方向上流側に位置する上流側部位と、気流の流れ方向下流側に位置する下流側部位と、を有し、下流側部位の横断面積は、気流の流れ方向下流側に向かうに従って減少する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品が搭載されるヒートシンクと、前記ヒートシンクを冷却するための気流を発生させるファンと、前記ファンにより発生された気流を前記ヒートシンクに沿って通過させるための空気流路を規定する流路規定手段と、を備え、
前記空気流路は、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側部位と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側部位と、を有し、前記下流側部位の横断面積は、前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って減少することを特徴とする冷却構造。
【請求項２】
前記流路規定手段は、前記ヒートシンクに対向して設けられた案内壁を有し、前記案内壁は、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側案内壁部と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側案内壁部と、を有し、前記下流側案内壁部は前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って前記ヒートシンクに近づく方向に傾斜して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の冷却構造。
【請求項３】
前記ヒートシンクは、所定方向に延びる長尺平板状の伝熱部と、前記伝熱部の一方の側面に立設され前記所定方向に延びる長尺平板状の複数の放熱フィンと、を備え、前記電子部品は前記伝熱部の他方の側面に搭載され、
前記案内壁は前記複数の放熱フィンの自由端に対向して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造。
【請求項４】
プリント配線基板と、前記プリント配線基板を収容する筐体と、前記プリント配線基板に搭載されるヒートシンクと、前記ヒートシンクに搭載された電子部品と、前記筐体内に気流を発生させるファンと、前記筐体の蓋部材と前記ヒートシンクとの間に配置された絶縁シートと、前記前記ファンにより発生された気流を前記ヒートシンクに沿って通過させるための空気流路を規定する案内壁と、を備え、
前記案内壁は前記ヒートシンクに対向して設けられ、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側案内壁部と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側案内壁部と、を有し、前記下流側案内壁部は前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って前記ヒートシンクに近づく方向に傾斜し、
前記案内壁と前記絶縁シートとは一体に形成されていることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を冷却するための冷却構造およびこれを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、発熱源である半導体等の電子部品を冷却させるための冷却構造を備えた電子機器が提案されている。このような冷却構造としては、長尺平板状の放熱フィンを備えるヒートシンクに電子部品を搭載し、ファンにより発生された気流が放熱フィンの長手方向に沿って流れることによりヒートシンクを冷却するように構成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】公開特許公報平５−９５０６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年における電子部品の高集積化及び電子機器の小型化に伴い、単一のヒートシンクに複数の電子部品を直列に搭載させる場合がある。このような場合においてヒートシンク全体の長さ寸法が大きくなると、気流の流れ方向におけるヒートシンクの下流側部位を効果的に冷却できず、ヒートシンク全体を良好に冷却することができないという問題があった。このような問題の原因の１つとして、ヒートシンクを冷却する冷却媒体としての気流自体の温度が、下流側に向かうに従って高くなることがあげられる。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、より強力なファンを用いて風量を増加させることが考えられるが、この場合にはファンが大型化することにより電子機器全体が大型化するという問題が生じる。また、ファンの回転数を上げることも考えられるが、この場合にはファンによる騒音が大きくなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明の目的は、ヒートシンク全体を効率良く冷却することができる冷却構造およびそれを用いた電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷却構造は、電子部品が搭載されるヒートシンクと、前記ヒートシンクを冷却するための気流を発生させるファンと、前記ファンにより発生された気流を前記ヒートシンクに沿って通過させるための空気流路を規定する流路規定手段と、を備え、前記空気流路は、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側部位と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側部位と、を有し、前記下流側部位の横断面積は、前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って減少することを特徴とする。
【０００８】
また、前記流路規定手段は、前記ヒートシンクに対向して設けられた案内壁を有し、前記案内壁は、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側案内壁部と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側案内壁部と、を有し、前記下流側案内壁部は前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って前記ヒートシンクに近づく方向に傾斜して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記ヒートシンクは、所定方向に延びる長尺平板状の伝熱部と、前記伝熱部の一方の側面に立設され前記所定方向に延びる長尺平板状の複数の放熱フィンと、を備え、前記電子部品は前記伝熱部の他方の側面に搭載され、前記案内壁は前記複数の放熱フィンの自由端に対向して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電子機器は、プリント配線基板と、前記プリント配線基板を収容する筐体と、前記プリント配線基板に搭載されるヒートシンクと、前記ヒートシンクに搭載された電子部品と、前記筐体内に気流を発生させるファンと、前記筐体の蓋部材と前記ヒートシンクとの間に配置された絶縁シートと、前記前記ファンにより発生された気流を前記ヒートシンクに沿って通過させるための空気流路を規定する案内壁と、を備え、前記案内壁は前記ヒートシンクに対向して設けられ、前記気流の流れ方向上流側に位置する上流側案内壁部と、前記気流の流れ方向下流側に位置する下流側案内壁部と、を有し、前記下流側案内壁部は前記気流の流れ方向下流側に向かうに従って前記ヒートシンクに近づく方向に傾斜し、前記案内壁と前記絶縁シートとは一体に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷却構造によれば、空気流路の下流側部位は、下流側に向かうに従ってその横断面積が減少するので、空気流路の下流側部位における気流の風量・風速を下流に向かうに従って増加させることができ、ファンの大きさ／回転数を増加させることなく、ヒートシンクの下流側部位をも効率良く冷却することができる。
【００１２】
また、流路規定手段の案内壁が有する下流側案内壁部は、気流の流れ方向下流側に向かうに従ってヒートシンクに近づく方向に傾斜するので、簡単な構造でもって空気流路の下流側部位における気流の風量・風速を上げることができる。
【００１３】
また、本発明の冷却構造によれば、ヒートシンクは、所定方向に延びる伝熱部と、伝熱部の一方の側面に立設された所定方向に延びる複数の放熱フィンとを、備え、流路規定手段の案内壁は複数の放熱フィンの自由端に対向して設けられているので、ファンにより発生された気流は複数の放熱フィンの間を所定方向に沿って流れるようになり、ヒートシンクを効率良く冷却することができる。
【００１４】
本発明に係る電子機器によれば、案内壁の下流側案内壁部は下流側に向かうに従ってヒートシンクに近づく方向に傾斜するので、ヒートシンクの下流側部位を流れる気流の風量・風速を上げることができ、ヒートシンクの下流側部位をも効率良く冷却することができる。また、案内壁と絶縁シートとは一体に形成されているので、部品点数を増やすことなく空気流路を規定することができると共に、固定手段を別途設けなくても案内壁を所定位置に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る電子機器を示す分解斜視図。
【図２】図１に示す電子機器の要部拡大斜視図。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】図１に示す電子機器の要部を示す概略平面図。
【図５】図１に示す電気機器が備える絶縁シートの作成方法を説明するための図。
【図６】図１に示す電子機器が備える流路形成部材の変形例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る冷却構造及びこれを備えた電子機器について説明する。図１〜図３を参照して、本実施形態に係る電子機器１は、金属製の筐体２と、筐体２に収容されたプリント配線基板３と、プリント配線基板３に搭載された４個のヒートシンク４１,４２,４３,４４と、ヒートシンク４１，４２，４３，４４の各々に搭載された電子部品５と、筐体２内で気流を発生させるための３個のファン６１,６２,６３と、を備える。ファン６１，６２，６３により発生された気流は、筐体２内を上流側（図１に示す前方側）から下流側（図１に示す後方側）へ向かって流れ、またプリント配線基板３には図示しないその他多数の電子部品が搭載されている。
【００１７】
筐体２は、上面開放型の筐体本体２ａと、筐体本体２ａの上面を覆う蓋部材２ｂと、を備えている。プリント配線基板３は筐体２の底面２ｃに載置され、ヒートシンク４１，４２，４３，４４の各々はスペーサ７（図３参照）を介してプリント配線基板３に固定支持されている。ヒートシンク４１，４２，４３，４４の各々は、前後方向Ｄ１（所定方向）に延びる長尺平板状の伝熱部４ａ及び複数の放熱フィン４ｂを備え、複数の放熱フィン４ｂは上下方向Ｄ２（図３参照）に相互に間隔を空けて伝熱部４ａの一方の側面４ｃに立設されている。ここで、複数の放熱フィン４ｂのうち、最も上側に位置する放熱フィン４ｂ（特定放熱フィン）がヒートシンク４１，４２，４３，４４の天壁４ｅを構成している。また、伝熱部４ａの他方の側面４ｄには、１又は複数の電子部品５が搭載されている。
【００１８】
本実施形態においては、ヒートシンク４１及び４３が前後方向Ｄ１に間隔を空けて直列に配列されている。また、ヒートシンク４２及び４４が前後方向Ｄ１に間隔を空けて直列に配列されている。ファン６１はヒートシンク４１と４３の間に配置され、ファン６２及び６３はヒートシンク４４と４３の前側にそれぞれ配置されている。
【００１９】
蓋部材２ｂの内側には、蓋部材２ｂとヒートシンク４１〜４４及びその他の電子部品（図示せず）とを絶縁させるための絶縁シート８が配設されている。絶縁シート８は、筐体２の内部空間に対応した形状及び寸法を有する本体部８ａと、本体部８ａの両側縁部から下方に垂下する一対の支持部８ｂと、を備え、本体部８ａがヒートシンク４，４２，４３，４４の天壁４ｅに載置されると共に、支持部８ｂが筐体２の底面２ｃにより下方から支持されている。また、絶縁シート８（本体部８ａ）の一部に切り込みを入れ、その切り込みから絶縁シート８を下方に折り曲げて、ファン６１，６２からの気流を案内する案内壁１８ａ，１８ｂを構成し、この案内壁１８ａ，１８ｂの下端はプリント配線基板３に当接している。これら案内壁１８ａ,１８ｂはそれぞれヒートシンク４１,４２に対応して設けられ、ファン６１，６２が発生させた気流を通過させるための空気流路９ａ及び９ｂを規定している。ここで、絶縁シート８が流路規定部材を構成し、絶縁シート８の本体部８ａが流路規定部材の上壁として機能する。また、このように構成された流路規定部材とプリント配線基板３とによって流路規定手段が構成されている。
【００２０】
より具体的に、絶縁シート８の案内壁１８ａはヒートシンク４１の複数の放熱フィン４ｂの自由端に対向して設けられ、ヒートシンク４１（より具体的にはヒートシンク４１の伝熱部４ａ）との間に空気流路９ａを規定している。空気流路９ａの上流端及び下流端は開放されており、ファン６１により発生された気流は空気流路９ａ内を上流側から下流側に流れた後に、筐体２の外部に排出される。また、図４に示す様に、案内壁１８ａは、上流側に位置する上流側案内壁部８１と、下流側に位置する下流側案内壁部８２と、を備えている。上流側案内壁部８１は前後方向Ｄ１に沿って放熱フィン４ｂと実質平行に延びる一方、下流側案内壁部８２は下流側へ向かうにつれてヒートシンク４１に近接する方向に傾斜して設けられている。これにより、空気流路９ａの下流側部位における断面積は下流側に向かうに従って漸減し、空気流路９ａ内を流れる気流の風量及び風速が増大する。
【００２１】
同様に、案内壁１８ｂはヒートシンク４２の複数の放熱フィン４ｂの自由端に対向して設けられ、ヒートシンク４２（より具体的にはヒートシンク４２の伝熱部４ａ）との間に空気流路９ｂを規定している。空気流路９ｂの上流端及び下流端は開放されており、ファン６２により発生された気流は空気流路９ｂ内を上流側から下流側に流れた後に、筐体２の外部に排出される。また、案内壁１８ｂは、上流側に位置する上流側案内壁部８３と、下流側に位置する下流側案内壁部８４と、を備えている。上流側案内壁部８３は前後方向Ｄ１に沿って放熱フィン４ｂと実質平行に延びる一方、下流側案内壁部８４は下流側へ向かうにつれてヒートシンク４２に近接する方向に傾斜して設けられている。これにより、空気流路９ｂの下流側部位における断面積は下流側に向かうに従って漸減し、空気流路９ｂ内を流れる気流の風量及び風速が増大する。  
【００２２】
このような構成において、各電子部品５が発した熱は対応するヒートシンク４１，４２，４３，４４の伝熱部４ａを介して複数の放熱フィン４ｂに伝わり、ファン６１，６２により発生された気流により冷却される。ここで、一般的にファンにより発生された気流の風速は下流に向かうに従い減少する傾向にあり、またヒートシンクに沿って流れる気流の温度は下流に向かうに従い増大していく。
【００２３】
しかしながら、空気流路９ａ，９ｂ内に流れ込んだ気流は、周囲に広がることなく放熱フィン４ｂの長手方向に沿って流れるため、風速の過度な減少が抑えられて放熱フィン４ｂを効率良く冷却することができると共に、ヒートシンク４１，４２を冷却することで暖められた気流（空気）が筐体２の内部に広がって他の部品に悪影響を与えるのを防止できる。また、空気流路９ａ，９ｂの下流側領域の断面積は下流側に向かうに従い漸減するため、空気流路９ａ，９ｂの下流側部分においては気流の風量及び風速は下流側に向かうに従い漸増し、これによりヒートシンク４１，４２の下流側案内壁部をも効果的に冷却することができる。
【００２４】
更に、ファン６１，６２の出力を増大させることなく、空気流路９ａ，９ｂの断面積に工夫を施すことで一定程度の風量及び風速を確保する構造であるため、ファン６１，６２の出力増大に伴う騒音の発生及び電子機器１全体の大型化を回避できる。
【００２５】
また、断熱シート８は筐体２の内部空間に対応した形状及び寸法に形成されてヒートシンク４１，４２，４３，４４に搭載されて設置されるため、断熱シート８が筐体２内部で位置ずれすることがない。そして、案内壁１８ａ，１８ｂはこのような断熱シート８と一体とされているため、案内壁１８ａ，１８ｂをヒートシンク４に対して位置決め固定させるための固定部材を別途用いることなく、案内壁１８ａ，１８ｂの位置ずれが防止される。
【００２６】
断熱シート８は、例えば次のようにして形成される。まず、図５に示す様に、所定の断熱シート８に切り込み線Ｌ１（点線で示す）に沿って切り込みを入れ、不要部分を取り除くことで上流側案内壁部８１，８３及び下流側案内壁部８２，８４を形成する。次に、山折り線Ｌ２（一点鎖線で示す）に沿って上流側案内壁部８１，８３及び下流側案内壁部８２，８４を下方に折り曲げ、上流側案内壁部８１を下流側案内壁部８２に固定して案内壁１８ａを形成し、上流側案内壁部８３を下流側案内壁部８４に固定して案内壁１８ｂを形成する。なお、本実施形態では、上記切り込み線Ｌ１に沿った切り込み加工により、上流側案内壁部８１（８２）の側縁部に爪状の係止部Ｅ１が形成されると共に、下流側案内壁部８２（８４）に被係止部Ｅ２が穿設され、係止部Ｅ１を被係止部Ｅ２に係止させることで、上流側案内壁部８１（８３）を下流側案内壁部８２（８４）に固定可能に構成している。
【００２７】
以上、本発明の実施形態に係る電子機器について添付の図面を参照して説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されず、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００２８】
例えば、上記実施形態においては、ヒートシンク４１〜４４が長尺平板状の放熱フィン４ｂを備える構成としたが、長尺平板状の放熱フィン４ｂに代えて、例えばピン状の放熱フィンを備える構成としてもよい。
【００２９】
また、上記実施形態においては、ヒートシンク４１，４２にのみ対応させて空気流路９ａ，９ｂを規定したが、全てのヒートシンク４１〜４４に対応させて空気流路を規定してもよく、或いは何れか１のヒートシンクにのみ対応させて空気流路を規定してもよい。
【００３０】
更に、上記実施形態においては、断熱シート８と案内壁１８ａ，１８ｂとを一体に形成し、断熱シート８と案内壁１８ａ，１８ｂにより流路規定部材を構成したが、流路規定部材と断熱シート８とを別体のものとして構成することもできる。この場合には、例えば図６に示す様に、流路規定部材８’が、案内壁１８ａと、この案内壁１８ａに対してほぼ直角に延びる上壁８５と、を備える構成とし、上壁８５をヒートシンクの天壁４ｅに載置させるようにすればよい。
【００３１】
また、上流側案内壁部８１，８２と下流側案内壁部８３，８４とを固定させる手段は、上述した係止部Ｅ１を被係止部Ｅ２に係止させる構成に限定されず、例えば接着テープによる固定等、その他の固定手段を用いて固定させることもできる。
【００３２】
上記実施形態においては、ファン６１を対応のヒートシンク４１の上流側に配置し、ファン６１の風向きをヒートシンク４１側に吹き出す構成としたが、ヒートシンク４１の下流側にファン６１を配置し、ファン６１の風向きをヒートシンク４１側から吸い込む構成とすることもでき、或いは、ヒートシンク４１の上流側と下流側の両方にファン６１を設ける構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１  電子機器
２  筐体
３  プリント配線基板
４１，４２，４３，４４  ヒートシンク
４ａ  伝熱部
４ｂ  放熱フィン
５  電子部品
６１，６２，６３  ファン
８  絶縁シート
９ａ，９ｂ  空気流路
１８ａ，１８ｂ  案内壁
８１，８３  上流側案内壁部
８２，８４  下流側案内壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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