(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却ファンの空冷により吸気側と排気側との温度差を減少させ、十分な放熱効果が得られる放熱構造を備えた電気電子機器装置を提供する。【解決手段】冷却ファンと放熱用の複数のフィン２１を有するヒートシンク２０とを備え、前記冷却ファンが前記ヒートシンク内に向けて送風することにより複数の冷却対象物を冷却する強制空冷式の放熱構造を備えた電気電子機器装置であって、前記複数の冷却対象物を前記ヒートシンクのベース面２２に、且つ、前記冷却ファンの吸気側から排気側への方向に連設し、前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて前記フィンの表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、前記フィンを配置してあることを特徴とする放熱構造を備えた電気電子機器装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却ファンと放熱用の複数のフィンを有するヒートシンクとを備え、前記冷却ファンが前記ヒートシンク内に向けて送風することにより複数の冷却対象物を冷却する強制空冷式の放熱構造を備えた電気電子機器装置であって、
前記複数の冷却対象物を前記ヒートシンクのベース面に、且つ、前記冷却ファンの吸気側から排気側への方向に連設し、前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて前記フィンの表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、前記フィンを配置してあることを特徴とする放熱構造を備えた電気電子機器装置。
【請求項２】
前記フィンは奥行きの長さが異なるものが複数種存在し、異なった奥行きのフィンを前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて平行に配置してあることを特徴とする請求項１記載の放熱構造を備えた電気電子機器装置。
【請求項３】
前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて前記フィンの表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、前記フィンの吸気側の一部を切欠してあることを特徴とする請求項１又は２記載の放熱構造を備えた電気電子機器装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却ファンと放熱用の複数のフィンを有するヒートシンクとを備え、前記冷却ファンが前記ヒートシンク内に向けて送風することにより連設する複数の冷却対象物を冷却する強制空冷式の放熱構造を備えた電気電子機器装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図６に示すように、ヒートシンク２０を構成する同形状のフィン２１を複数有し、これら複数のフィン２１が冷却ファン１０の風向方向と平行になるように配置し、冷却ファン１０がヒートシンク２０に向けて送風することにより冷却対象物３０を冷却する強制空冷式の放熱構造は存在する（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０６−０３８５４６号公報
【０００３】
しかし、単に複数の同形状のフィン２１を冷却ファン１０の風向方向と平行に配置した場合、空気温度が徐々に上昇するため、冷却ファン１０の吸気側から遠ざかる程放熱効果が低下するという課題を有する。
【０００４】
そこで、上記課題を解決すべく、図７に示すように隣り合う冷却対象物間に隙間を設け、この隙間ａ、ｂを吸気側から排気側へ向かうほど広げていく（ａ＜ｂ）手段が採用された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この手段は、ヒートシンクの全体の体積が増加するという課題を有しており、隣り合う冷却対象物間の隙間が十分確保できる場合には冷却効果が得られるが、冷却対象物間の隙間が各冷却対象物の大きさに比べて狭い場合には、前記手段と同様に、吸気側から遠ざかる程放熱効果が低下するという課題を有する。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ヒートシンクの体積を増加させることなく、冷却ファンの吸気側と排気側との温度差を減少させ、十分な放熱効果が得られる放熱構造を備えた電気電子機器装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る放熱構造を備えた電気電子機器装置は、冷却ファンと放熱用の複数のフィンを有するヒートシンクとを備え、前記冷却ファンが前記ヒートシンク内に向けて送風することにより複数の冷却対象物を冷却する強制空冷式の放熱構造を備えた電気電子機器装置であって、前記複数の冷却対象物を前記ヒートシンクのベース面に、且つ、前記冷却ファンの吸気側から排気側への方向に連設し、前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて前記フィンの表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、前記フィンを配置してあることを特徴とする。
【０００８】
前記フィンは奥行きの長さが異なるものが複数種存在し、異なった奥行きのフィンを前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて平行に配置してあることを特徴とする。
また、前記冷却ファンの排気側から吸気側へ向けて前記フィンの表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、前記フィンの吸気側の一部を切欠してあることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却ファンの排気側から吸気側へ向けてフィンの表面積が段階的に小さくなるように、フィンを配置してあるので、吸気側から排気側に向かうほどフィンの放熱面積が向上する。また流路断面積が減少することにより風速が増すため、ヒートシンクの放熱効果が向上する。これによりヒートシンク２０内の空気温度が徐々に上昇しても、排気側の放熱効果を向上させているため、吸気側の冷却対象物と排気側の冷却対象物との温度差が著しく減少し、ヒートシンクの体積を増加させることなく、排気側の冷却対象物も放熱効果を十分に得ることができる。
【００１０】
また、上記構成より、ファンの近傍の障害物である複数のフィン２１が減少するため、ファンの動作風量低下が最小限に抑えられ、従来構造と比較しヒートシンク内を流れる風量が増加しヒートシンク全体の温度上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明を実施するための最良の形態に係る構成説明図を図１及び図２に示す。なお、図１は本実施例に係る電気電子機器装置における放熱構造の外観を示し、図２は本実施例に係る電気電子機器装置の放熱構造の内部断面図を示す。本実施例では、図１に示すように、冷却ファン１０と、図２に示すように放熱用の複数のフィン２１を有するヒートシンク２０とを備えてある。具体的には、電気電子機器装置を構成するヒートシンク２０内の一端に冷却ファン１０を備え、複数のフィン２１をヒートシンク２０内に備えてある。フィン２１の具体的構成については後述する。ヒートシンク２０のベース面２２には、冷却ファン１０の吸気側から排気側への方向に複数の冷却対象物３０を連設してある。なお、本実施例では冷却対象物３０として半導体素子を備えたモジュール（以下「モジュール３０」とする。）で構成してある。また、複数のモジュール３０を冷却ファン１０の排気から吸気への方向に等間隔で備えてある。このような構成により、冷却ファン１０がヒートシンク２０に向けて送風することにより連設する複数のモジュール３０を冷却するように構成してある。
【００１２】
続いて、フィン２１の構造について説明する。本実施例に係るフィン２１は、冷却ファン１０の排気側から吸気側へ向けてフィン２１の表面積が段階的に小さくなるように、奥行きの長さが異なるフィン２１が複数種、本実施例においては２種類存在する。奥行きが長いフィン２１ａは冷却ファンの排気側から吸気側まで奥行きを有する。一方、奥行きが短いフィン２１ｂは奥行きが長いフィン２１ａと同様に冷却ファン１０の排気側から存在し、奥行きの長さは奥行きの長いフィン２１ａに比べて約半分の長さにしてある。また、これら奥行きの長いフィン２１ａと奥行きの短いフィン２１ｂを交互に且つ平行に配置してある。これにより、冷却ファン１０の排気側におけるフィン２１の単位長さあたりの表面積は、冷却ファン１０の吸気側におけるフィン２１の単位長さあたりの表面積の２倍となる。
【００１３】
以上のように構成してある電気電子機器装置を構成するヒートシンク２０のベース面２２に配置したモジュール３０を以下のように冷却する。なお、図３に動作説明を示す。先ず、冷却ファン１０がヒートシンク２０内に向けて送風することにより連設する複数のモジュール３０を冷却する。この際、本実施例の電気電子機器装置はフィン２１の厚みと排気側のフィン２１間の隙間寸法が同一と仮定すると吸気側のフィン２１間を流れる空気の流路断面積が排気側の１．５倍となることから、空気の風速は排気側の風速の２／３になり放熱量を１／√１．５に抑えられる。またフィン２１の表面積が排気側の表面積の１／２と少ないため、ヒートシンク２０の放熱量を１／２に抑えられる。これにより吸気側のヒートシンク２０の温度上昇は高くなるが、吸気側のヒートシンク２０内の空気温度上昇を抑えられ、排気側のフィン２１へ与える吸気側の温度上昇の影響を抑えることができる。
【００１４】
一方、排気側では、フィン２１間の流路断面積が吸気側の２／３のため、空気の風速は吸気側の風速の１．５倍になり放熱量を√１．５倍することができる。また、放熱するフィン２１の数が吸気側に比べて２倍であるため、フィン２１の表面積が吸気側の２倍となり、放熱量も吸気側に比べて２倍となる。これにより、排気側の温度上昇を抑えることができ、吸気側、排気側のヒートシンク２０の温度差が従来のものと比較して減少させることができる。このことから、従来のような隣り合うモジュール３０間に隙間を設け、この隙間を吸気側から排気側へ向かうほど広げる必要もなく、ヒートシンク２０の体積を増加させることなく、吸気側、排気側共に、モジュール３０を冷却することができる。
【００１５】
また吸気側のフィン２１による空気の障害を少なくできるため、冷却ファン１０の動作風量の低下が最小限に抑えられ、従来構造と比較しヒートシンク２０内を流れる風量が増加しヒートシンク２０全体の温度上昇を抑えることができる。
【００１６】
続いて、別の実施例の内部構造を図４に示す。この実施例におけるフィン２１の構成は、排気側からヒートシンク２０の中央部分までにおいては、フィン２１をヒートシンク２０と平行に全面的に配置し、ヒートシンク２０の中央部分から吸気側までにおいては、フィン２１を斜めに切欠させてある。このような構成より、吸気側からヒートシンク２０の中央部分までは連続的に表面積が増加し、ヒートシンク２０の中央部分を超えると表面積が一定になるように構成してある。また、ヒートシンク２０の中央部より吸気側と中央部より排気側とでは、吸気側の表面積が排気側の表面積の２倍となる。
【００１７】
以上のように構成してある電気電子機器装置を構成するヒートシンク２０のベース面２２に配置したモジュール３０を以下のように冷却する。先ず、冷却ファン１０がヒートシンク２０内に向けて送風することにより連設する複数のモジュール３０を冷却する。この際、本実施例の電気電子機器装置は吸気側からヒートシンク２１中央部分に空気が流れるにつれてフィン２１間を流れる空気の風速は、流路断面積が連続的に減少するに従い、連続的に上昇する。このとき、中央部より吸気側の流路断面積の平均値は排気側の２倍であるため、風速の平均値は１／２となり放熱量を１／√２に抑えられる。またフィン２１の中央部より吸気側の表面積は排気側の表面積の１／２と少ないため、ヒートシンク２０の放熱量を１／２に抑えられる。これにより吸気側のヒートシンク２０の温度上昇は高くなるが、吸気側のヒートシンク２０内の空気温度上昇を抑えられ、排気側のフィン２１へ与える吸気側の温度上昇の影響を抑えることができる。
【００１８】
一方、ヒートシンク２０の中央部分を過ぎると、フィン２１間の流路断面積がヒートシンク２０の中央部より吸気側の平均値の１／２になるため、風速は吸気側の２倍になり放熱量を√２倍にすることができる。また、放熱するフィン２１の表面積が中央部より吸気側の表面積の平均値の２倍になることにより、放熱量も吸気側に比べて２倍になる。これにより、排気側の温度上昇を抑えることができるため、吸気側、排気側のヒートシンク２０の温度差が従来のものと比較して減少させることができる。このことから、吸気側に設けたモジュール３０と排気側に設けたモジュール３０との温度差が従来のものに比べて少なくなるため、従来のような隣り合うモジュール３０間に隙間を設け、この隙間を吸気側から排気側へ向かうほど広げる必要もなく、ヒートシンク２０の体積を増加させることなく、吸気側、排気側共に、モジュール３０を冷却することができる。
【００１９】
また吸気側のフィン２１による空気の障害を少なくできるため、冷却ファン１０の動作風量の低下が最小限に抑えられ、従来構造と比較しヒートシンク２０内を流れる風量が増加しヒートシンク２０全体の温度上昇を抑えることができる。
【００２０】
続いて、さらに別の実施例の内部構造を図５に示す。この実施例におけるフィン２１の構成は、冷却ファン１０の排気側からヒートシンク２０の中央部分までにおいてのみ、複数のフィン２１を配置してある。これにより、冷却ファン１０の吸気側からヒートシンク２０の中央部分まではヒートシンク２０の表面のみが冷却面となる。これに対して、冷却ファン１０の排気側からヒートシンク２０の中央部分までは複数のフィン２１が冷却面となる。なお、冷却作用については、図２図示実施例とほぼ同様であるため、説明を省略する。
【００２１】
なお、本発明は、冷却ファン１０の排気側から吸気側へ向けてフィン２１の表面積が段階的又は連続的に小さくなるように、フィン２１を配置してあれば、フィン２０の具体的構成は問わない。また、図１はベース面２２を両側に配置するヒートシンク形状となっているが、ベース面２２が片側のみのヒートシンク形状でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によれば、冷却ファンの排気側から吸気側へ向けてフィンの表面積が段階的に小さくなるように、フィンを配置してあるので、吸気側から排気側に向かうほどフィンの放熱面積が向上し且つ風速が増すため、ヒートシンクの放熱効果が向上する。これにより吸気側の冷却対象物と排気側の冷却対象物との温度差が著しく減少し、排気側の冷却対象物も放熱効果を十分に得ることができ、産業上利用可能である。
【００２３】
また、上記構成より、ファンの近傍の障害物である複数のフィン２１が減少するため、ファンの動作風量低下が抑えられ、風速を向上させることができる。このことによりフィン全体の放熱効果が向上し、吸気側、排気側共に冷却対象物の温度上昇を抑えることができ、産業上利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電気電子機器装置における発明を実施するための最良の形態の放熱構造の外観図である。
【図２】図１図示実施例における放熱構造の内部断面図である。
【図３】図１図示実施例における動作説明図である。
【図４】図２図示実施例とは別の実施例における放熱構造の内部断面図である。
【図５】前記実施例とは別の実施例における放熱構造の内部断面図である。
【図６】従来の電気電子機器装置における放熱構造の内部断面図である。
【図７】従来の電気電子機器装置における放熱構造の外観図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  冷却ファン
２０  ヒートシンク
２１，２１ａ，２１ｂ  フィン
２２  ベース面
３０  冷却対象物（モジュール）
【図１】
2008235387.tif 000003
【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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【図７】
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