(57)【要約】【課題】限られた筺体スペースの中で、これらの放熱器からバランスよく熱を奪い取ることができる放熱構造を提供する。【解決手段】送風装置２による風が流れる筺体１内に、発熱部品１１からの熱を放散する複数個の放熱器３〜５が配置される。ここでは、風の流れる方向に重ならないように、筐体１内で各放熱器３〜５がずれて配置されるので、風の上流側に位置する放熱器３はもとより、風の下流側に位置する他の放熱器４，５も、加熱されていない風が直接供給される。しかも、各放熱器３〜５は横並びにではなく、風の上流側から下流側にかけて、例えば段階上若しくは交互に向かい合うように互い違いにずらして配置される。よって、限られた筺体１のスペース内で、一方向に流れる風を複数の放熱器３〜５に均等に供給できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風装置による風が流れる筺体内に、発熱部品からの熱を放散する複数個の放熱器が配置される放熱構造において、
前記送風装置による風が前記各放熱器に直接向かうように、前記各放熱器を前記風の上流側から下流側に互いにずらしてそれぞれ配置したことを特徴とする放熱構造。
【請求項２】
前記上流側の風の一部を取り込んで導く風洞を設け、前記風の下流側に位置する前記放熱器に臨んで、前記風洞の出口を配置したことを特徴とする請求項１記載の放熱構造。
【請求項３】
前記筺体内に配設される機能部品の外面を、前記風の流れを広げるようになだらかな湾曲形状に形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の放熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送風装置からの送風を利用して強制空冷される放熱構造に関し、例えば強制空冷されるスイッチング電源装置などに組込まれる放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種のスイッチング電源装置などに代表される各種電気機器の筺体内部には、半導体素子などの発熱部品を内蔵しており、こうした発熱部品の著しい温度上昇を防ぐために、本願出願人が既に提案した特許文献１には、発熱部品の背面と接触する受熱部と、この受熱部の上方に形成された放熱フィンとを備えた放熱器が開示されている。
【０００３】
図５や図６は、この種の放熱器を筺体内に配置した放熱構造の一例を示している。これらの各図において、１０１は筺体の底板部で、この底板部１０１上には複数の電子部品であるコンデンサ１０２およびチョークコイル１０３や、発熱部品１０４を熱的に接続した放熱器１０５〜１０８などを搭載したプリント基板１１０が配設される。また、ここでの発熱部品１０４は、例えばダイオードやＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子で構成される。各図では、筺体の全体形状は示されていないが、これは前記底板部１０１と図示しないカバーとにより箱状に形成される。
【０００４】
前記放熱器１０５〜１０８は熱伝導性に優れた例えばアルミニウムなどの材料で形成され、発熱部品１０４からの熱を受ける縦壁状の受熱部１１２と、この受熱部１１２の一側から外方に延びる複数のフィン１１３とにより構成される。発熱部品１０４の背面は受熱部１１２と熱的に接続されており、発熱部品１０４からの熱を受熱部１１２からフィン１１３に速やかに伝えるようになっている。
【０００５】
この例では、図示しない送風装置によって、図５の手前側から後方側に流体である風が強制的に流れるようになっており、筺体内において、この風の最上流に位置する放熱器１０５と、中間に位置する放熱器１０６と、最下流に位置する放熱器１０７，１０８が順に直列的に配置される。また、これらの放熱器１０５〜１０８の一群は、前記風の流れに直交する左右方向において、筺体のほぼ中間に位置しており、放熱器１０５〜１０８の一群の左側には、複数の円筒状をなす前記コンデンサ１０２が配置され、また反対側の右側には、磁気遮蔽のためのＬ字状に折り曲げられたシールドケース１１５が、プリント基板１１０の一部を覆うように配設される。さらに、チョークコイル１０３は、放熱器１０６と放熱器１０７，１０８との間に配置される。
【０００６】
放熱器１０５，１０６の一群と、シールドケース１１５との間には、筐体内の手前側から送り込まれる冷風の一部を取り込んで導く風洞１２１が設けられる。この冷風の通路となる風洞１２１は、所定の形状に折り曲げられた細長状のシート部材１２２によって形成され、当該シート部材１２２は、風の流れる方向に沿うように筺体内に配置される。風洞１２１の出口は、放熱器１０７，１０８に向けられており、冷風の一部が放熱器１０５，１０６を通らずに、風の最下流側に位置する放熱器１０７，１０８に送り出されるようになっている。
【０００７】
そしてこの例では、送風装置を動作させて、筐体内の手前側である一方から冷風を取り込むと、先ず風の最上流側にある放熱器１０５のフィン１１３間に冷風の大部分が流れ、この放熱器１０５と熱的に接続した発熱部品１０４の熱を奪う。これにより、放熱器１０５のフィン１１３間を通過した風は、若干その温度が上昇するものの、次の放熱器１０６のフィン１１３間に流れ込んで、当該放熱器１０６と熱的に接続した発熱部品１０４の熱を奪う。放熱器１０６のフィン１１３間を通過した風は、更にその温度が上昇するものの、風洞１２１を通過した冷風の一部と合流し、放熱器１０７，１０８のフィン１１３間を通過して、これらの放熱器１０７，１０８と熱的に接続した発熱部品１０４の熱を奪うようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１７５２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上述した従来の放熱構造では、次のような問題点を生じる。
【０００９】
筺体内に一方向の強制風が流れている場合、複数の放熱器１０５〜１０８を風の流れに沿って直線上に配置したり、風の流路にラップする（重なり合う）位置に並べて配置したりすると、上流側の例えば放熱器１０５により加熱された風が、下流側の例えば放熱器１０６に当たり、この下流側にある発熱部品１０４を冷却するには不利である。
【００１０】
このような筐体内の冷却性能のアンバランスを解消するには、放熱器１０５〜１０８を風の流れに対して横並びにすることが考えられるが、筐体の左右方向は予め決められた幅寸法に設計されている上に、他の電子部品も限られた筺体スペースに配置される関係で、放熱器１０５〜１０８を置く位置，サイズ，個数に制限を受ける。よって、実際には放熱器１０５〜１０８だけを筺体内で自由に配置することはできず、限られた筺体スペースの中で、複数の放熱器１０５〜１０８から熱を均等に奪える構造が求められていた。
【００１１】
また、特に風の下流側に位置する放熱器１０７，１０８は、風洞１２１を通過した冷風の一部が供給される構造にはなっているが、そもそもここには他の放熱器１０５，１０６で加熱された風の大部分が通過する上に、放熱器１０７，１０８と風洞１２１の出口との間にはチョークコイル１０３が介在していて、風洞１２１を通過した冷風は、放熱器１０７，１０８のフィン１１３に至る箇所にまで案内されていない。これでは、風洞１２１を設けているにも拘らず、風の下流側に位置する放熱器１０７，１０８から十分に熱を奪い取ることができない懸念を生じていた。
【００１２】
さらに、この冷風の一部の流れを形成する風洞１２１は、シールドケース１１５がその片側に近接して配置されている関係で、十分な大きさが確保されていない。この点でも、放熱器１０７，１０８に対する十分な放熱性能を実現できなかった。
【００１３】
本発明は上記の各問題点に着目してなされたもので、限られた筺体スペースの中で、これらの放熱器からバランスよく熱を奪い取ることができる放熱構造を提供することを、その第１の目的とする。
【００１４】
また、本発明の第２の目的は、風洞に導いた冷風の一部を、風の下流側に位置する前記放熱器に効果的に供給できる放熱構造を提供することにある。
【００１５】
また、本発明の第３の目的は、簡単な設計変更で、風の流路を大きく確保することができる放熱構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明における請求項１の放熱構造は、上記第１の目的を達成するために、送風装置による風が流れる筺体内に、発熱部品からの熱を放散する複数個の放熱器が配置される放熱構造において、前記送風装置による風が前記各放熱器にそれぞれ直接当たるように、前記各放熱器を前記風の上流側から下流側に互い違いにずらしてそれぞれ配置したことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２の放熱構造は、上記第２の目的を達成するために、前記上流側の風の一部を取り込んで導く風洞を設け、前記風の下流側に位置する前記放熱器に臨んで、前記風洞の出口を配置したものである。
【００１８】
また、請求項３の放熱構造は、上記第３の目的を達成するために、前記筺体内に配設される機能部品の外面を、前記風の流れを広げるようになだらかな湾曲形状に形成している。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の放熱構造によれば、風の流れる方向に重ならないように、筐体内で各放熱器がずれて配置されているので、風の上流側に位置する放熱器はもとより、風の下流側に位置する放熱器も、加熱されていない風が直接供給される。しかも、各放熱器は横並びにではなく、風の上流側から下流側にかけて、例えば段階上若しくは交互に向かい合うように互い違いにずらして配置されるので、限られた筺体スペースの中で、一方向に流れる風を複数の放熱器に均等に供給することができ、筐体内の全ての放熱器からバランスよく熱を奪い取ることができる。
【００２０】
請求項２の放熱構造によれば、放熱器からの熱を奪い取っていない冷風を風洞に導き、この風洞の出口から風の下流側に位置する放熱器に、直接冷風を送り出すことができるので、特に風の下流側に位置する放熱器であっても、その放熱性能を効果的に向上させることが可能になる。
【００２１】
請求項３の放熱構造によれば、機能部品の外面を角の無いなだらかな湾曲形状にし、その角を取り払った部分に風の流路を形成するだけの簡単な設計変更で、自ずと風の流路を広く確保することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明における放熱構造の好ましい一実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
先ず、図１は本実施例の放熱構造を適用するスイッチング電源装置の部品レイアウトを概略的に示している。同図に置いて、１は矩形箱状に形成された筺体で、この筐体１の長手方向他側には、筐体１内に強制的な風（空気）の流れＦを形成する送風装置２が配置される。送風装置２は、筐体１の内部から外部に空気を送り出す吐き出し式の軸流ファンなどで構成されるが、筐体１の長手方向一側に設けた吸い込み式の軸流ファンでもよく、要は筺体１内に一方向の強制風が流れればよい。この図１では、筐体１の長手方向一側を上流側として、ここから筐体１の長手方向他側である下流側に向かって、送風装置２による風の流れＦが筺体１内で形成されるようになっている。
【００２４】
３〜５は、筺体１内に配置されたブロック状の放熱器である。この放熱器３〜５は、何れも熱伝導性に優れた例えばアルミニウムなどの材料で形成され、発熱部品１１からの熱を受ける縦壁状の受熱部１２と、この受熱部１２の一側から外方に延びる複数のフィン１３とにより構成される。なお、各放熱器３〜５の大きさや形状は、受熱部１２に取付ける発熱部品１１の数や形状などを考慮して、個別に決定すればよい。各放熱器３〜５において、発熱部品１１の背面は受熱部１２と熱的に接続されており、発熱部品１１からの熱を受熱部１２からフィン１３に速やかに伝えるようになっている。
【００２５】
本実施例では、筺体１内において、風の最上流に位置する放熱器３と、中間に位置する放熱器４と、最下流に位置する放熱器５が、風の流れＦに沿う方向に順に配置されてはいるものの、送風装置２による風が途中で妨げられることなく各放熱器３〜５に直接向かうように、筐体１の短手方向にずれて各放熱器３〜５がお互いに配置される。図１では、放熱器３〜５が筐体１の短手方向一側から他側に向けて段階状にずれて配置されているが、例えば放熱器３，５はそのままの位置とし、放熱器４だけを放熱器３よりも更に筐体１の短手方向一側寄りに配置して、放熱器３〜５が互い違いに配置されるようにしてもよい。
【００２６】
またここで重要なことは、風の流れる方向から見て、限られた筐体１のスペース内に複数の放熱器３〜５をコンパクトに収容するために、フィン１３を除く放熱器３〜５の一部が重なり合うように各放熱器３〜５を配置する一方で、各放熱器３〜５の放熱性能を低下させないために、放熱器３〜５から実質的に熱が奪い取られる熱交換部としてのフィン１３を、各放熱器３〜５どうしで重ならないように配置している、ということである。こうすれば、各放熱器３〜５の間で、受熱部１２やそれに取付けられる電子部品１１が重なり合っても、各放熱器３〜５のフィン１３に満遍なく風が通過し、望ましい放熱効果を維持できる。
【００２７】
次に、上記説明した以外の各部品について、図２〜図４の各図を併せて参照しながら説明する。図２は筐体１の長手方向一側から見たスイッチング電源装置の正面図であり、図３はスイッチング電源装置の斜視図である。これらの各図において、２１は筐体１の底板部で、この水平な底板部２１を覆うように、同じく平板状のプリント基板２２が配設される。プリント基板２２の上面には、前述の放熱器３〜５や発熱部品１１が搭載される他に、複数の電子部品であるコンデンサ２４およびチョークコイル２５や、縦置きに配置された制御基板２６や、コネクタ２７などが搭載される。発熱部品１１は、例えばダイオードやＭＯＳＦＥＴなどのパワー半導体素子で構成される。
【００２８】
風の流れＦに対して斜めに配置された放熱器３〜５の一群は、この風の流れＦに直交する筐体１の短手方向において、筺体１のほぼ中間に配置されており、その一側には複数の円筒状をなすコンデンサ２４と、トロイダル状の複数のチョークコイル２５がそれぞれ配置される。コンデンサ２４は従来例と同じく、筺体１内において風の流れＦの上流側に配置されているが、チョークコイル２５のコアは従来例のような横置きではなく、その中心孔が水平方向に向いた縦置きに配置されており、部品を１個から２個に細分化することと相俟って、プリント基板２２上での実装面積の縮小化を図っている。そして、このようなチョークコイル２５の実装面積の縮小化に伴ない、放熱器５に対する風の流れＦを妨げない位置に、チョークコイル２５を配置することが可能になる。
【００２９】
一方、前記放熱部４よりも筐体１の短手方向他側には、磁気遮蔽のためのＬ字状に折り曲げられたシールドケース３１が、プリント基板２２の一部を覆うように配設される。このシールドケース３１は、筐体１の底板部２１に対して直立に設けた壁部３２と、プリント基板２２との間に隙間を有して水平方向に延びるカバー部３３とにより構成され、壁部３２の上端からカバー部３３の一端にかけては、風の流れる方向から見て角部の無いＲ字状の湾曲部３４が形成される。
【００３０】
また３６は、前記制御基板２６および放熱器４と、シールドケース３１の壁部３２との間に設けられたダクト状の絶縁シートである。この絶縁シート３６は全体が薄板状で、図４に示すように、シールドケース３１の壁部３２に沿って垂直に差し込まれる差込み部３７と、この差込み部３７の上端から水平方向に延びる天井部３８と、天井部３８の後方先端より下方に垂下するフラップ部３９とからなり、好ましくは他の部品との不意な電気的接触を避けるために、透明プラスチックなどの電気絶縁性材料で形成される。
【００３１】
再度図２や図３に戻り、４１は放熱器４のフィン１３の先端側を覆うシート材で、同様のシート材４２が放熱器３のフィン１３の先端側にも設けられる。これらのシート材４１，４２は、風の流れＦをフィン１３間に集中して通過させるためのものである。本実施例では、絶縁シート３６のフラップ部３９，シート材４１，制御基板２６を一側面部材とし、絶縁シート３６の差込み部３７を他側面部材とし、絶縁シート３６の天井部３８を上面部材とし、プリント基板２２を底面部材として、これらの部材で周囲を囲まれた風洞４４を形成する。この風洞４４は全体が筒状をなし、風洞４４の一端側にある入口から、筐体１の長手方向から送り込まれる風の一部を取り込んで風洞４４内に導き、これを風洞４４の他端側にある出口から送り出すようになっている。特に本実施例では、風洞４４の出口が、風の下流側に位置する放熱器５に臨んで、この放熱器５との間に別な部材を介在させることなく、直接的に配置されている。なお、風洞４４を形成する部材は、実施例で示したものに限定される訳ではなく、例えばシールドケース３１などを利用してもよい。
【００３２】
次に、上記構成についてその作用を説明する。本実施例では、送風装置２を動作させて、筐体１の長手方向一側から強制的に冷風を取り込むと、筺体１内における各放熱器３〜５が風の上流側から下流側に直線状ではなく、互いにずれて階段状に配置されているので、風の最上流側にある放熱器３のフィン１３間はもとより、それ以外の放熱器４，５のフィン１３間にも、筐体１の長手方向一側からの冷風が直接的に流れ込み、筐体１の短手方向のサイズを広げることなく、これらの放熱器３〜５と熱的に接続した発熱部品１１の熱をほぼ均等に奪うことが可能になる。また、風の最上流側にある放熱器３のフィン１３間を通過した風は、それよりも下流側にある放熱器４，５に流れ込むことなく、同様に中間に位置する放熱器４のフィン１３間を通過した風は、それよりも下流側にある放熱器５に流れ込むことなく、筐体１の長手方向他側に送り出され、筐体１の外部に排出される。そのため、風の最上流側にある放熱器３は勿論、それ以外の位置にある放熱器４，５についても、フィン１３間に加熱された風が侵入せず、十分な放熱性能を維持できる。このような効果を顕著なものとするために、必要に応じて、各放熱器３，４，５毎に風の流れＦを区画する縦壁状の仕切り部材を、筺体１内に設けてもよい。この仕切り部材は、前記シート材４１，４２のような専用の部材であっても、また前記制御基板２６のような他の機能を兼用する部材であってもよい。
【００３３】
風の最下流に位置する放熱器５に着目すると、この放熱器５に対しては、筐体１の長手方向一側からの冷風を一部取り込んで導く風洞４４によって、上流で加熱された風の流路との分離を図り、併せてそのフィン１３間を通過する冷風の風量を増加させている。こうして放熱器５は、筐体１の長手方向一側から離れた位置にありながらも、風の最上流側にある放熱器３とほぼ同等の放熱性能を確保している。特に、風洞４４の出口は、放熱器５のフィン１３に直接対向して臨んでいることから、風洞４４の出口からの冷風が、途中で加熱されることなくそのまま放熱器５のフィン１３間を通過し、そこで効果的に熱を奪い取ることができる。
【００３４】
また、この風洞４４による風の流路とは別に、シールドケース３１に形成した湾曲部３４によって、放熱器５のフィン１３に向かう別な風の流路が形成されている。Ｌ字状に折曲げたシールドケース３１の角部をＲ状にし、風の流れを可能にする湾曲部３４を形成するだけで、風の最下流に位置する放熱器５に対する冷風の供給量を簡単に増加させることができる。こうして、湾曲部３４によって増加した冷風と共に、風洞４４の出口から直接供給される冷風が合流して、放熱器５からより効果的に熱を奪い取ることが可能になる。
【００３５】
このように本実施例では、送風装置２による風が一方向に流れるスイッチング電源装置などの筺体１内に、発熱部品１１からの熱を放散する複数個の放熱器３〜５が配置される放熱構造において、送風装置２による風が各々の放熱器３〜５に途中で妨げられることなく直接向かうように、各放熱器３〜５を風の上流側から下流側に互いにずらしてそれぞれ配置している。
【００３６】
このようにすると、風の流れる方向に重ならないように、筐体１内で各放熱器３〜５がずれて配置されているので、風の上流側に位置する放熱器３はもとより、風の下流側に位置する他の放熱器４，５も、加熱されていない風が直接供給される。しかも、各放熱器３〜５は横並びにではなく、風の上流側から下流側にかけて、例えば段階上若しくは交互に向かい合うように互い違いにずらして配置されるので、限られた筺体１のスペース内で、一方向に流れる風を複数の放熱器３〜５に均等に供給することができ、筐体１内の全ての放熱器３〜５からバランスよく熱を奪い取ることができる。
【００３７】
また本実施例では、上流側の冷風の一部を取り込んで、その内部に導く風洞４４を設け、風の下流側に位置する例えば放熱器５に臨んで、前記風洞４４の出口を直接向かい合うように配置している。こうすると、他の放熱器３，４からの熱を奪い取っていない冷風を風洞４４に導き、この風洞４４の出口から風の下流側に位置する放熱器５に、直接冷風を送り出すことができるので、特に風の下流側に位置する放熱器５であっても、その放熱性能を効果的に向上させることが可能になる。
【００３８】
さらに本実施例の特徴として、筺体１内に配設される機能部品であるシールドケース３１の外面を、風の流れを広げるようになだらかな湾曲形状に形成している。シールドケース３１の外面を角の無いなだらかな湾曲形状にし、その角を取り払った部分に風の流路を形成するだけの簡単な設計変更で、自ずと風の流路を広く確保することが可能になる。特に本実施例では、風の下流側にある放熱器５に対して、こうした風の流路を広く確保する構造を採用しているが、それ以外の別な放熱器３，４に対しても同様の構造を採用してよい。
【００３９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。実施例では、スイッチング電源装置に実装される発熱部品の放熱構造について説明したが、それ以外の各種電子機器の発熱部品にも同様に適用できることはいうまでもない。また、放熱器３〜５の個数も複数であれば特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の好ましい一実施例における放熱構造を組み込んだスイッチング電源装置の概略構成図である。
【図２】同上、筐体の長手方向一側から見たスイッチング電源装置の正面図である。
【図３】同上、スイッチング電源装置の斜視図である。
【図４】同上、絶縁シートの斜視図である。
【図５】従来例の放熱構造を組み込んだスイッチング電源装置の正面図である。
【図６】同上、スイッチング電源装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  筺体
２  送風装置
３〜５  放熱器
１１  発熱部品
３１  シールドケース（機能部品）
４４  風洞
【図１】
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【図２】
2008187136.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008187136.tif 000006
【図５】
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【図６】
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