(57)【要約】【課題】冷却効率およびスペース効率の優れた冷却装置の提供。【解決手段】インバータ用パワースイッチング回路からなる発熱体１を載置する冷却板２に、それぞれ平板状のアルミニウム製の放熱フィン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを設け、さらに各放熱フィン３ａ〜３ｆ間に冷却風を流すための冷却ファン４を設けた冷却装置であり、各放熱フィン３ａ〜３ｆと冷却ファン４との距離Ｓ１〜Ｓ６が、冷却ファン４の中心部で長く、外側で短くなるように形成することにより、冷却ファン４により発生した冷却風が、この冷却ファン４からの距離が短い外側の放熱フィン３ｆ，３ｅ，３ｄによって内側に導かれ、中央部の放熱フィン３ｃ，３ｂ，３ａへより多く流れるようにした。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体に接続する複数の放熱フィンと、この各放熱フィン間に冷却風を導入する冷却ファンとを備えた冷却装置において、
前記各放熱フィンと前記冷却ファンとの距離が不均一であることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記各放熱フィンと前記冷却ファンとの距離が、冷却ファンの中心部で長く、外側で短いことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
前記各放熱フィンの前記冷却ファン側の端部は、前記冷却ファン側から前記発熱体側に向かって傾斜させたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インバータ用パワースイッチング回路などの発熱体を冷却する冷却装置に係り、より詳しくは、発熱体に放熱フィンを設けて冷却風により強制冷却する冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インバータ用パワースイッチング回路からなる発熱体は発熱量が多く、その動作の安定性確保ため、冷却に様々な工夫がされている。その最も一般的なものは、発熱体を冷却板上に配置して放熱面積を大きくするとともに、冷却板の他面に複数の放熱フィンを設け、この放熱フィンの入気側または排気側に冷却ファンを設けた構造とすることである（例えば、特許文献１を参照。）。
従来の冷却装置として、図５に示すものがよく使用されている。図５は従来の冷却装置を示す図であって、（ａ）は冷却ファンを除いた斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。
【０００３】
図５に示す冷却装置は、冷却板２に同一形状の平板により形成した複数の放熱フィン３０を設け、さらにこの放熱フィン３０間に冷却風を流すための冷却ファン４を設けたものである。インバータ用パワースイッチング回路などの発熱体１は、冷却板２上に配置される。
このような構成の冷却装置では、発熱体１の発熱は、冷却板２から大気中へ放熱されるとともに、この冷却板２を介して放熱フィン３０へと伝達し、この放熱フィン３０からも大気中へ放熱される。このとき、各放熱フィン３０間には冷却ファン４の冷却風５ｂが流されているため、放熱フィン３０からより効果的に放熱される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２５１８８３号公報（第２頁、第７図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図５に示す冷却装置では、放熱フィン３０の冷却ファン４側（入気側）の端部が冷却ファン４と距離Ｓが等しい位置に平行に並んでいるが、冷却ファン４の冷却風５ａは、各放熱フィン３０間に均一に流れるわけではない。これは、冷却ファン４により発生させる冷却風５ａが、ファン中心部で弱く、ファン外側で強くなることに起因する。
すなわち、図５の冷却装置では、各放熱フィン３０間を流れる冷却風５ｂの流量が、冷却ファン４の特性と位置によって決定される。そのため、例えば、図６に示すように、放熱フィン３０の温度分布が全体の中央部で高い傾向にあっても、冷却ファン４の特性から、温度が低い外側（右側、左側）の放熱フィン３０に多くの冷却風５ｂが流れるため、効率良く放熱フィン３０全体を冷却することができない。
【０００６】
また、各放熱フィン３０と冷却ファン４の距離Ｓが短い場合、各放熱フィン３０の通風抵抗により、吹返し６が発生し、冷却風５ｂの流量が減少する。従来、この吹返し６を減少させるためには、各放熱フィン３０と冷却ファン４の距離Ｓをある程度確保する必要があったため、スペース効率の面からも改良すべき点があった。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、冷却効率およびスペース効率の優れた冷却装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却装置は、発熱体に接続する複数の放熱フィンと、この各放熱フィン間に冷却風を導入する冷却ファンとを備えた冷却装置において、各放熱フィンと冷却ファンとの距離が不均一であることを特徴とするものである。
本発明の冷却装置では、各放熱フィンと冷却ファンとの距離を不均一とすることによって、各放熱フィン間へ流入する冷却風の流量を調整し、各放熱フィン間へ効率良く冷却風を導入して、この放熱フィンに接続する発熱体を冷却することができる。また、各放熱フィンと冷却ファンとの距離を不均一として各放熱フィンによる通風抵抗の影響を低減させることができる。
ここで、各放熱フィンと冷却ファンとの距離は、各放熱フィンの温度分布、各放熱フィンによる通風抵抗の影響や、各放熱フィンの冷却風の流れ方向への影響などに応じて変化させることにより不均一とする。
【０００８】
各放熱フィン間へ流入する冷却風の流量を調整する場合、各放熱フィンと冷却ファンとの距離が、冷却ファンの中心部で長く、外側で短くなるように構成するのが望ましい。
これにより、冷却ファンにより発生させた冷却風を、この冷却ファンからの距離が短い外側の放熱フィンによって内側に導き、中央部の放熱フィンへより多くの冷却風が流れるようにすることができる。また、冷却ファンの中心部で放熱フィンと冷却ファンとの距離が長いため、中央部の放熱フィンによる通風抵抗の影響を少なくすることができる。
また、各放熱フィンの冷却ファン側の端部は、冷却ファン側から発熱体側に向かって傾斜させたものとするのが望ましい。これにより、冷却ファンにより発生させた冷却風を、この各放熱フィンの傾斜面によって発熱体側へ導き、発熱体をより効率良く冷却することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１実施形態における冷却装置を示す図であって、（ａ）は冷却ファンを除いた斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。
図１において、本発明の第１実施形態における冷却装置は、インバータ用パワースイッチング回路からなる発熱体１を載置する冷却板２に、それぞれ平板状のアルミニウム製の放熱フィン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆを設け、さらに各放熱フィン３ａ〜３ｆ間に冷却風を流すための冷却ファン４を設けたものである。
ここで、各放熱フィン３ａ〜３ｆは、図１（ｃ）に示すように冷却ファン４との距離がそれぞれＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６となるように不均一に形成されている。また、Ｓ１＜Ｓ２＜Ｓ３＜Ｓ４＜Ｓ５＜Ｓ６として、各放熱フィン３ａ〜３ｋと冷却ファン４との距離Ｓ１〜Ｓ６が、冷却ファン４の中心部で長く、外側で短くなるように形成されている。
【００１０】
上記構成の冷却装置では、冷却ファン４により発生した冷却風が、この冷却ファン４からの距離が短い外側の放熱フィン（例えば、３ｆ，３ｅ，３ｄ）によって内側に導かれ、中央部の放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）へより多く流れるようになる。これにより、発熱体１により近く、温度が高い中央部の放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）をより効率良く冷却することができる。
なお、各放熱フィン３ａ〜３ｆは、それぞれの冷却ファン４側（入気側）の端部によって６０〜１２０°の開き角でＶ型を形成するように構成するのが望ましい。この６０〜１２０°の開き角の範囲であれば、最も効率良く外側の放熱フィン（例えば、３ｆ，３ｅ，３ｄ）から中央部の放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）へ冷却風を導くことができる。
【００１１】
図２は図１の冷却装置における各放熱フィン３ａ〜３ｆの温度分布と各放熱フィン３ａ〜３ｆ間の冷却風の流量５ｂとの関係を例示している。
冷却ファン４の冷却風５ａは冷却ファン４の中心部で弱く、外側が強い傾向にあるが、図１のように放熱フィン３ａ〜３ｆの入気側によってＶ型を構成することによって、図２に示すように、温度が低い外側の放熱フィン（例えば、３ｆ，３ｅ，３ｄ）よりも温度が高い中央部の放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）に多くの冷却風５ｂを導き、この中央部の放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）をより効率良く冷却することができる。
【００１２】
また、上記構成の冷却装置では、冷却ファン４と放熱フィン３ａ〜３ｆの最短距離Ｓ１が短くても、冷却ファン４の中心部で放熱フィン（例えば、３ｃ，３ｂ，３ａ）と冷却ファン４との距離が長いため、各放熱フィン３ａ〜３ｆの通風抵抗による冷却ファン４への風圧が減る。そのため、吹返し６の流量が減り、より多くの冷却風５ｂが各放熱フィン３ａ〜３ｆ間へ流れるようになる。
したがって、冷却ファン４と放熱フィン３ａ〜３ｆの最短距離Ｓ１を短くして、冷却ファン４と放熱フィン３ａ〜３ｆを含めた冷却装置全体の大きさを小さくすることができ、スペース効率の優れた冷却装置を実現できる。
【００１３】
（実施の形態２）
図３は本発明の第２実施形態における冷却装置（冷却ファンを除く）の斜視図である。
図３に示すように、本発明の第２実施形態における冷却装置は、各放熱フィン７の冷却ファン４側の端部を、冷却ファン４側から冷却板２に近づくに従って冷却ファン４からの距離が長くなるように形成した、すなわち冷却ファン４側から発熱体１に向かって傾斜させたものである。
このような構成の冷却装置によれば、冷却ファン４により発生させた冷却風を、この各放熱フィン７の傾斜面によって冷却板２側（発熱体１側）へ導き、冷却板２を直接冷却して発熱体１をより効率良く冷却することができる。
【００１４】
（実施の形態３）
図４は本発明の第３実施形態における冷却装置（冷却ファンを除く）の斜視図である。
図４に示すように、本発明の第３実施形態における冷却装置は、上記第１実施形態の構成と第２実施形態の構成を組み合わせた放熱フィン８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを備えたものである。このような構成の冷却装置によれば、第１実施形態における冷却装置の作用効果に加えて、第２実施形態における冷却装置の作用効果が期待できる。
なお、上記第１〜第３実施形態における冷却装置の放熱フィン３ａ〜３ｆ，７，８ａ〜８ｆの形状は、機械加工では面倒であるが、アルミニウム材を用いたかしめ方式やダイキャスト方式により容易に整形できる。また、アルミニウム材は熱伝導率が良好であるので冷却効率も良く、冷却装置全体を小型にできるため、コストダウンを期待できる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）各放熱フィンと冷却ファンとの距離を不均一とすることによって、各放熱フィン間へ流入する冷却風の流量を調整し、各放熱フィン間へ効率良く冷却風を導入して、この放熱フィンに接続する発熱体を冷却することができるため、冷却効率の優れた冷却装置を実現できる。
（２）各放熱フィンと冷却ファンとの距離を不均一とすることによって、各放熱フィンによる通風抵抗の影響を低減することができるため、スペース効率の優れた冷却装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却装置を示す図であって、（ａ）は冷却ファンを除いた斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。
【図２】図１の冷却装置における各放熱フィンの温度分布と各放熱フィン間の冷却風の流量との関係を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態における冷却装置（冷却ファンを除く）の斜視図である。
【図４】本発明の第３実施形態における冷却装置（冷却ファンを除く）の斜視図である。
【図５】従来の冷却装置を示す図であって、（ａ）は冷却ファンを除いた斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は下面図である。
【図６】図５の冷却装置における各放熱フィンの温度分布と各放熱フィン間の冷却風の流量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１　発熱体
２　冷却板
３ａ〜３ｆ，７，８ａ〜８ｆ，３０　放熱フィン
４　冷却ファン
５ａ，５ｂ　冷却風
６　吹返し
【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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