(57)【要約】      （修正有）【課題】  複数の発熱体を実装するプリント基板を内蔵する電子機器の冷却構造であって、複数の発熱体をシンプルな構造で効率よく空冷することが可能な電子機器の冷却構造を提供する。【解決手段】  側壁の上部に設けられる開口部１０ａと側壁の下部に設けられる開口部１０ｂとを有する筐体１０と、筐体内の底部に水平に設けられ、該筐体内で最も発熱量の多い発熱体１ａと発熱体１ａよりも発熱量の少ない複数の発熱体１ｂ及び１ｃとを実装するプリント基板１と、発熱体１ａに固着されるヒートシンク５と、ヒートシンク５の上部方向から下部方向に送風するように設けられる軸流ファン６と、開口部１０ａ位置に固定され、軸流ファンによる予旋回と対向する方向に外気を送風する位置に設けられる予旋回防止ファン７ａ，７ｂとを備えた電子機器の冷却構造。【選択図】  図１
2008042144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の空冷構造であって、
側壁の上部に設けられる第１の開口部と側壁の下部に設けられる第２の開口部とを有する筐体と、
前記筐体内の底部に水平に設けられ、該筐体内で最も発熱量の多い第１の発熱体と該第１の発熱体よりも発熱量の少ない複数の第２の発熱体とを実装するプリント基板と、
前記第１の発熱体に固着されるヒートシンクと、
前記ヒートシンクの上部方向から下部方向に送風するように設けられる軸流ファンと、
前記第１の開口部位置に固定され、前記軸流ファンによる予旋回と対向する方向に外気を送風する位置に設けられる予旋回防止ファンと
を備え、
前記予旋回防止ファンを介して前記第１の開口部から吸引した外気を、前記軸流ファンを介して前記ヒートシンクの上部方向から下部方向に送風し、前記ヒートシンク及び前記第２の発熱体に送風し、前記第２の開口部から排出するようにしたことを特徴とする電子機器の冷却構造。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記第１の発熱体の表面に底面部を固着される放熱柱と、該放熱柱の周囲の空間を放射状に分割するヒレ形状凹凸壁で、該放熱柱と一体で成形される放熱フィンとからなることを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項３】
前記筐体は直方体の形状とし、前記予旋回防止ファンは、前記軸流ファン前記回転軸に対して対称な位置に備えるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項４】
前記放熱フィンに対向する前記側壁に第３の開口部を備え、前記第３の開口部から外気を吸引する吸気ファンを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項５】
前記軸流ファンのファン径を、前記ヒートシンクの平面形状より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置の冷却構造に係り、特に、複数の発熱体を実装するプリント基板を筐体内に備える電子機器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のパソコンなどの電子機器に実装されるＣＰＵなどの電子素子は、動作クロックの高速化、高集積化がなされて飛躍的に性能が向上している。しかしながら、電子素子は、高性能化されればされるほど動作時における発熱量は一般的に多くなる。
【０００３】
一般に、筐体内に収納されたデスクトップパソコン等の電子機器においては、その外形寸法が比較的大きくできることから、プリント基板上に取り付けられる電子素子等の発熱体の冷却手段として、ヒートシンクとファンとを組み合わせて冷却する方法が採用されている。
【０００４】
ところが、筐体内には種々のユニットがあり、空気の流れが一様でなく、効率よく冷却が出来ないことから、筐体内の構成するユニット毎に空気の流れを分離させる隔壁を設け、隔壁により区画された各空気流路で筐体内外に空気を流通させる吸入手段と排出ファンを備えた筐体内冷却装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、仕切られた流路毎に流路途中の発熱体間に冷却ファンを設け、発熱体の発熱量に応じて各流路の冷却ファンの冷却能力を設定するようにして、筐体内の発熱体の温度上昇を均一化する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
ところで、異なる発熱量の発熱体が複数の存在するプリント基板において、特許文献１及び特許文献２に開示された冷却手段を適用する場合には、個々の発熱体を所定の温度上昇範囲内に収めるように、区画された空間での空気流路を細かく分離し、流路毎に冷却能力の異なる冷却ファンを備える必要がある。
【０００７】
しかしながら、プリント基板上の複数の発熱体ごとに区画された空間を設定し、その空間の流路毎の冷却能力を個々に設定することは、筐体内の構造が複雑になり、大型になる問題がある。
【特許文献１】特開平２−８２６９３号公報（図１、第１頁）
【特許文献２】特許第３２５４７５６号公報（図２、第１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一般に、ＣＰＵ等の高発熱体を搭載するプリント基板上には、通常、これ以外の複数の発熱体が存在し、しかもこれらの発熱体は異なる発熱量で、異なる温度状態で使用されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されたような冷却手段は、プリント基板上の発熱体毎に、区画された空間を設け、その空間の流路毎の冷却能力を設定する必要があるため、構造が複雑になる問題がある。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、複数の発熱体を有するプリント基板を内蔵する電子機器の冷却構造であって、複数の発熱体をシンプルな構造で効率よく空冷することが可能な電子機器の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明による電子機器の冷却構造は、電子機器の空冷構造であって、側壁の上部に設けられる第１の開口部と側壁の下部に設けられる第２の開口部とを有する筐体と、前記筐体内の底部に水平に設けられ、該筐体内で最も発熱量の多い第１の発熱体と該第１の発熱体よりも発熱量の少ない複数の第２の発熱体とを実装するプリント基板と、前記第１の発熱体に固着されるヒートシンクと、前記ヒートシンクの上部方向から下部方向に送風するように設けられる軸流ファンと、前記第１の開口部位置に固定され、前記軸流ファンによる予旋回と対向する方向に外気を送風する位置に設けられる予旋回防止ファンとを備え、前記予旋回防止ファンを介して前記第１の開口部から吸引した外気を、前記軸流ファンを介して前記ヒートシンクの上部方向から下部方向に送風し、前記ヒートシンク及び前記第２の発熱体に送風し、前記第２の開口部から排出するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、筐体の側壁上部に設けられる予旋回防止ファンによって吸引された外気を、下部方向に偏向送風する軸流ファンと軸流ファンの予旋回を防止する方向に外気を送風する予旋回防止ファンとを備え、筐体内の静圧を高め、吸引した外気を、筐体底部に設けられるプリント基板上の第１の発熱体のヒートシンクを流路として送風し、さらに、プリント基板上の第２の発熱体にも送風して、排出するような流路としたので、プリント基板上の複数の発熱体をシンプルな構造で効率よく冷却することが出来る電子機器の冷却構造を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１４】
以下、本発明の実施例１について、図１を参照して説明する。図１は、例えば、ＣＰＵ等の発熱量の多い電子素子や、その他のＬＳＩやパワートランジスタなどの電子素子を実装するプリント基板１を内装した電子装置の冷却構造の説明図である。
【００１５】
図１（ａ）はその平面図で、図１（ｂ）は側面図である。この電子装置の冷却構造は、筐体１０と、筐体１０内の底部に設けられるプリント基板１と、プリント基板１の上に実装されるＣＰＵ等の第１の発熱体１ａからの熱を放熱するヒートシンク５と、ヒートシンク５の熱を放熱する冷却空気を送風する軸流ファン６とからなる。
【００１６】
さらに、筐体１０の対向する上部側壁には、開口部１０ａ１及び１０ａ２と、対向する下部側壁には、開口部１０ｂ１及び１０ｂ２とを設け、上部開口部１０ａ１及び１０ａ２には、夫々、予旋回防止ファン７ａ及び７ｂが固定されている。
【００１７】
また、プリント基板１には、第１の発熱体１ａ以外に、この発熱量以下の第２の発熱体１ｂ及び１ｃが実装されている。この第２の発熱体１ｂ及び１ｃは、説明上、２つの発熱体の場合を図示しているが、この発熱体の数は、２つ以上設けられる場合であっても良い。
【００１８】
次に、第１の発熱体１ａ、第２の発熱体１ｂ及び１ｃを冷却するための各部の設定について説明する。
【００１９】
ヒートシンク５は、図１（ｃ）、ｘ-ｘ断面図に示すように、その中心部に放熱柱５ａと、その周囲に放射状にヒレ形状の凹凸壁に放熱柱５ａと一体で成形される放熱フィン５ｂとを備え、放熱柱５ａの底面は、第１の発熱体１ａの発熱表面に密着して固定されている。
【００２０】
このような、ヒートシンク５は、通常、熱伝導率の高いアルミで成形される。また、第１の発熱体１ａとの接触面には、接触熱抵抗値が小さな値となるように、熱伝導率の高いシリコーングリス等が塗布される。
【００２１】
次に、軸流ファン６は、ヒートシンク５からの発熱量、及びプリント基板１に実装される第２の発熱体の発熱量とから、予め必要な送風量が設定される。この送風量以上の風量が得られる軸流ファン６を後述するファン特性曲線を参照して選定し、ヒートシンク５の上部にファン支持体６ａでヒートシンク５及び筐体１０の壁面上部との間に騒音が発生しない程度の所定の空間を確保し、軸流ファン６の回転軸とヒートシンク５の中心位置とを合わせて固定される。
【００２２】
この時、軸流ファン６の形状は、ヒートシンク５の平面形状相当のファン径を有するものを選定して置く。
【００２３】
したがって、ファン特性曲線から予め求められる必要な風量の得られるファン回転数が設定される。この回転数は、筐体１０内の空気の流路抵抗Ｒによって変わってくるので、軸流ファン６を実装した状態で、余裕の風量が得られるように調整する。
【００２４】
次に、この冷却空気の流路の設定方法について説明する。図１（ａ）に示すように、軸流ファン６は時計方向に回転し、筐体１０の上部方向から吸い込んだ空気を下部方向に吐き出す。
【００２５】
この時、の軸流ファン６のファン特性曲線、静圧−風量特性を図４に示す。筐体１０の内部に吸気のファンがなく、軸流ファン６のみの回転によって、第１の開口部１０ａから吸引された外気が第２の開口部から排出されている状態の静圧―風量特性、即ち、軸流ファン６の吸い込み口と吐き出し口に何も無い流路抵抗Ｒの小さい状態での静圧−風量特性Ｃ０は、この筐体１０内の流路抵抗特性曲線Ｒでの軸流ファン６の回転によって、Ｃ１の状態となり、このＣ１と流路抵抗特性曲線Ｒとの交点での風量Ｑ１が得られる。
【００２６】
この状態では、軸流ファン６の回転方向と同じ方向に、一点破線矢印に示す速度成分の空気の流れ(予旋回と言う)が発生している。
【００２７】
ここで、予旋回による送風方向と対向する方向、即ち、予旋回の接線成分と逆方向の成分を予旋回防止ファン７ａ及び７ｂによって外気を吸引して送風する。
【００２８】
すると、軸流ファン６の動翼に静翼を設けたと同じ効果が得られ、軸流ファン６の静圧―風量特性は、Ｃ２に示すような特性となり、風量はさらに増してＱ２となる。
【００２９】
このように設定された、電子機器の冷却構造において、プリント基板１の第１の発熱体１ａと複数の第２の発熱体１ｂ及び１ｃを空冷するための冷却空気の流れについて説明する。
【００３０】
第１の発熱体１ａには、実線で示すような流路での冷却空気が送風される。即ち、筐体１０の側壁上部に設けられた予旋回防止ファン７ａ、及び予旋回防止ファン７ａと軸流ファン６の中心軸に対して対称に設けられる予旋回防止ファン７ｂとから、水平方向に吸引された外気は軸流ファン６の回転方向と直交する垂直方向に偏向され、ヒートシンク５の中心に対して軸対照にダウンブローされ、放熱フィン５ｂを冷却する。
【００３１】
そして、放熱フィン５ｂで受熱された冷却空気は、ヒートシンク５の放熱フィン５ｂを流路のガイド板として放射状にダウンブローされ、プリント基板１に実装された第２の発熱体１ｂ及び１ｃに流れ、夫々の発熱体を冷却し、筐体１０の側壁下部の第２の開口部１０ｂ１及び１０ｂ２から排出される。
【００３２】
このような電子装置の冷却構造によれば、筐体１０内の静圧が均一になるように高められ、さらに、吸引した外気を、発熱量の多い第１の発熱体１ａの熱を放熱フィン５ｂに送風して冷却し、次に、第２の発熱体に送風して冷却するようにしたので、筐体１０内のプリント基板１上の発熱体が存在する空間を漏れなく、且つ、効率的に冷却できる電子装置の冷却構造を提供することができる。
【実施例２】
【００３３】
以下、本発明の実施例２について、図２を参照して説明する。図２の各部について、図１に示した実施例１の電子機器の冷却構造の各部と同一部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３４】
実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１においては、プリント基板１上の第２の発熱体１ｂ及び１ｃを通過した冷却空気は、筐体１０の側壁下部から排出されるとしたが、第２の発熱体１ｂ及び１ｃの数や形状によっては、放熱フィン５ｂからダウンブローした冷却空気が筐体１０上部の方向に流れ、予旋回防止ファン７ａ及び７ｂから軸流ファン６を介して、図２（ｂ）２点破線矢印に示すように還流する還流流路が形成される恐れがある。
【００３５】
そこで、実施例２においては、筐体１０の側壁面にヒートシンク５の放熱フィン５ａと対向する方向に外気を送風するように、側壁中央部に第３の開口部１０ｃ１及び１０ｃ２を設け、さらに、これらの第３の開口部１０ｃ１及び１０ｃ２に、夫々、循環流防止ファン８ａ及び８ｂを備えたことにある。
【００３６】
本実施例によれば、プリント基板１上の第２の発熱体の上部空間での冷却空気の還流を遮断する方向に外気を送風するようにしたので、プリント基板１上の第２の発熱体の冷却効果の低下を防止することが出来る。
【実施例３】
【００３７】
以下、本発明の実施例３について、図３を参照して説明する。図３の各部について、図１に示した実施例１の電子機器の冷却構造の各部と同一部分は同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
実施例３が実施例２と異なる点は、実施例２においては、筐体１０の側壁面にヒートシンク５の放熱フィン５ａと対向する方向に外気を送風するように、側壁中央部に第３の開口部１０ｃ１及び１０ｃ２を設け、さらに、これらの開口部に、夫々循環流防止ファン８ａ及び８ｂを備え、プリント基板１上の第２の発熱体１ｂ及び１ｃの上部空間での冷却空気の還流を遮断する方向に外気を送風するようにしたが、本実施例３では、ヒートシンク５の平面形状の径Ｄよりも大きなファン径を有する軸流ファン９を備え、図３(ｂ)に破線矢印で示すように、第２の発熱体１ｂ及び１ｃを、直接ダウンブローして冷却空気を送り、第２の開口部１０ｂ１及び１０ｂ２から排出するようにしたことにある。
【００３９】
即ち、軸流ファン６よりも風量の多い軸流ファン９を備え、図４、Ｃ３に示す静圧−風量特性とし、筐体１０内の静圧をさらに高め流量をＱ３とさらに大きく出来る。
【００４０】
したがって、放熱フィン５ｂ間を通過しない冷却空気と放熱フィン５ｂの間を通過し昇温された空気の流れで第２の発熱体１ｂ及び１ｃが冷却されるので、プリント基板１上の第２の発熱体１ｂ及び１ｃの上部空間での冷却空気の還流の恐れがなく、さらに冷却効果を高めた電子装置の冷却構造を提供することが出来る。
【００４１】
尚、本発明は上述したような各実施例に何ら限定されるものでなく、筐体１０の上部で、第１の発熱体１ａの放熱フィン５ｂを、軸流ファン６で上部第１の開口部１０ａ１及び１０ｂ１から取り入れた外気を上部からダウンブローして、第１の発熱体１ａと、第２の発熱体１ｂ及び１ｃとを冷却するものであれば良く、予旋回防止ファン７ａ及び７ｂ、及び開口部等の数は、プリント基板１上の第２の発熱体１ｂ及び１ｃの数や発熱量に応じて適宜変更しても良く、また、隔離された小空間でこの構造を複数組み合わせても良く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１の電子機器の冷却構造。
【図２】本発明の実施例２の電子機器の冷却構造。
【図３】本発明の実施例３の電子機器の冷却構造。
【図４】本発明の軸流ファンの特性図。
【符号の説明】
【００４３】
１  プリント基板
１ａ  第1の発熱体（ＣＰＵ）
１ｂ、１ｃ  第２の発熱体
５  ヒートシンク
５ａ  放熱柱
５ｂ  放熱フィン
６、９  軸流ファン
６ａ  ファン支持体
７ａ、７ｂ  予旋回防止ファン
８ａ、８ｂ  循環流防止ファン
１０  筐体
１０ａ１、１０ａ２  第１の開口部
１０ｂ１、１０ｂ２  第２の開口部
１０ｃ１、１０ｃ２  第３の開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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