(57)【要約】【課題】複数個のファンを用いて風量アップするとともに、装置全体を羽根車や軸受などを単純拡大することにより大型化されることなく、容易に電子機器への組み込みができる冷却装置を提供することを目的とする。【解決手段】上下の面板５、６に吸込み口７を形成するとともに一側部に吹き出し口８を形成した箱型のケーシング２をもつ同一あるいは類似形状の複数個のファン単体１ａ、１ｂを、その各羽根車４の軸が非同軸となるように位置をずらして吸込み方向にその一部を重ねて構成した冷却装置とし、冷却装置全体としての冷却機能を向上させ、また、同一あるいは類似の構成のファン単体を組み合わせることから、その製造を容易にする。【選択図】  図４
2004247457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部と、羽根車と、前記モータ部および羽根車を収容し、上下の面板に吸込み口を形成するとともに、前記吸込み方向と直交する一側部に吹き出し口を形成した箱型のケーシングによって構成された同一または類似の形状のファン単体を複数個備え、前記各ファン単体を、その各羽根車の軸が非同軸となるように位置をずらして吸込み方向にその一部を重ねて構成したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
複数個のファン単体のケーシングは、各吹き出し口が同一方向に向くようにその一部が重ねられたことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】
複数個のファン単体のケーシングは、各吹き出し口の少なくとも２つがそれぞれ異なる方向に向くようにその一部が重ねられたことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
【請求項４】
ファン単体は偶数個であって、上下それぞれの羽根車の回転方向が互いに逆となるように一方のファン単体を裏返えし、かつ、それぞれの吹き出し口を同一方向または異なる方向に向くようにその一部が重ねられたことを特徴とする請求項１、２または３記載の冷却装置。
【請求項５】
各ケーシングは、外側の少なくとも２辺部にわたり吹き出し口に至る、かつ、上面板に前記２辺部が中央面部より外側方向に凸状に膨らまされて内部高さ幅の大きいＬ状の風胴部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項６】
各ケーシングの一部に嵌め合せ用の凹部または開口部を設け、上面板同士のＬ状の風胴部を除く凹んだ部分の一部が接触または近接するように重ね合わされたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置。
【請求項７】
風胴部は、吹き出し口に近づくにしたがって風路断面積が次第に大きくなるように形成されたことを特徴とする請求項５または６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、パーソナルコンピュータ、その他の電子機器等におけるＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ等の半導体装置や電子部品、すなわち発熱部品の冷却に用いる冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電気機器、たとえば、多機能、高性能のパーソナルコンピュータ等の小型の電子機器には、機能部品としてＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ等を用いているが、たとえばＣＰＵ等は発熱し、約９０℃以上になると熱破壊や、近傍の他の部品への熱的な障害を起こすという問題がある。このようなことから、ＣＰＵ等に冷却装置を付設し、ＣＰＵ等で発生する熱を放熱して機器の安全を図るようにしている。
【０００３】
前記冷却装置としては小型な冷却ファンが使用されている。図７は、従来の一例の冷却ファンの断面図で、図８、図９は、従来の別の一例の冷却ファンを用いた冷却装置の構成図とその要部斜視図である。たとえば、図７に示すように扁平な箱型のケーシング１０内にモータ（図示せず）と羽根車１１を組み込み、吹き出し口１２より吹き出した風を発熱部品あるいはヒートシンクの放熱フィンなどに吹き付けて強制熱交換による放熱冷却をするようにしている。なお、必要によっては、前記ケーシング１０に風胴部１３を形成して、羽根車１１で発生させた風を抵抗が少なくして吹き出し口１２に案内するようにしている（特許文献１参照）。
【０００４】
このような冷却装置では、被冷却部品によっては十分な冷却ができないことがあり、したがって、図８および図９に示すように、上下２つ積み重ねた冷却ファン１５ａ、１５ｂを用いて被冷却部１６を冷却するものも提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特願２００１−２５５６９７号公報
【特許文献２】
特開平８−２７２４８８号公報  図１、図４、図５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近来のノート型パーソナルコンピュータ等は、画像処理等のためにＣＰＵ等における使用周波数がきわめて高くなっていることから、高い温度の発熱をするようになってきており、前記の冷却装置では十分に冷却することができないことがある。そして、単に冷却ファンの風量を大きくすることは、モータ、軸受、回転軸、羽根車およびケーシングなどそれぞれを単純拡大しなければならなく、そのため装置が大きくなって機器に組み込むのに不都合が生じる。さらに、羽根車が大きくなり軸受などに対する機械的負荷が大きくなり機械的な寿命に影響が出たり、また駆動トルクが増大するため所望の回転数を得るには駆動コイル電流を大きくする必要も生じ、結果的に発熱が大きくなり軸受や駆動コイルなどの温度が上がってその分寿命が短くなるという新たな問題も発生する。
【０００７】
また、２つの冷却ファンを単純に上下に重ねたものでは、吸込み口の面積が変わらないので全体としての風量アップも小さく、画像処理等のために高い周波数を扱うＣＰＵ等の発熱部品の温度を大きく下げることができない。また、冷却装置が必ずしも小型化されるものではなく、その使用に制限があるという問題がある。
【０００８】
本発明は前記従来の問題に留意し、冷却ファンを用いて風量アップするとともに、装置全体を大型化することなく、容易に電子機器への組み込みができる冷却装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、ファン単体における箱型のケーシングを、上下の面板に吸込み口を形成するとともに一側部に吹き出し口を形成した構成とし、同一形状の複数のファン単体を、その各羽根車の軸が非同軸となるように位置をずらして上下に重ねて構成した冷却装置とする。
【００１０】
本発明によれば、冷却装置全体を大型化することなく冷却能力が向上するものであり、画像処理等のために高い周波数を扱うＣＰＵ等の発熱部品であっても、その温度を大きく下げて熱破壊を防止することができ、また、各ファン単体の各吹き出し口の方向を変えて複数の被冷却部を冷却させることも可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、モータ部と、羽根車と、モータ部および羽根車を収容し、上下の面板に吸込み口を形成するとともに、吸込み方向と直交する一側部に吹き出し口を形成した箱型のケーシングによって構成された同一または類似の形状のファン単体を複数個備え、各ファン単体を、その各羽根車の軸が非同軸となるように位置をずらして吸込み方向にその一部を重ねて構成した冷却装置であり、冷却装置としての全体の大きさを大きくすることなく風量アップし、画像処理等のために高い周波数を扱うＣＰＵ等の発熱部品の場合においても、その温度を大きく下げて熱破壊を防止することができる。また、同じ構成のファン単体を組み合わせる構成であることから、その製造が容易であるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、複数個のファン単体のケーシングは、各吹き出し口が同一方向に向くようにその一部が重ねられた構成としたものであり、特定の被冷却部を効果的に冷却できるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、複数個のファン単体のケーシングは、各吹き出し口の少なくとも２つがそれぞれ異なる方向に向くようにその一部が重ねられた構成としたものであり、複数の被冷却部を効果的に冷却できるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１、２または３に記載の冷却装置において、ファン単体は偶数個であって、上下それぞれの羽根車の回転方向が互いに逆となるように一方のファン単体を裏返えし、かつ、それぞれの吹き出し口を同一方向または異なる方向に向くようにその一部が重ねられた構成としたものであり、同じ方向に向いた各吹き出し口における風の強さを辺方向で均等化し、被冷却部を効果的に冷却できるという作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置において、各ケーシングは、外側の少なくとも２辺部にわたり吹き出し口に至る、かつ、上面板に２辺部が中央面部より外側方向に凸状に膨らまされて内部高さ幅の大きいＬ状の風胴部を有する構成としたものであり、吹き出し口からの風の逆流がなく、また、羽根車の回転で生じる風を抵抗少なくして吹き出し口に案内し、風量アップに寄与できるという作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の冷却装置において、各ケーシングの一部に嵌め合せ用の凹部または開口部を設け、上面板同士のＬ状の風胴部を除く凹んだ部分の一部が接触または近接するように重ね合わされた構成としたものであり、複数個のファン単体を重ねて構成される冷却装置全体の厚みを小さくできるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項５または６に記載の冷却装置において、風胴部は、吹き出し口に近づくにしたがって風路断面積が次第に大きくなるように形成された構成としたものであり、羽根車の回転で生じる風が抵抗少なくして吹き出し口に案内され、風量アップに寄与できるという作用を有する。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の冷却装置におけるファン単体の斜視図、図２は、同ファン単体の断面図、図３は、複数の前記ファン単体を重ね合わせて構成された冷却装置の平面図、図４は、同冷却装置の斜視図、図５は、同冷却装置における吹き出し風の風圧分布図である。
【００２０】
この実施の形態１の冷却装置は、図１〜図４に示すように同形状の複数のファン単体、ここでは同一形状の２つのファン単体１で構成されている。前記ファン単体１は、アルミなどの金属や樹脂製形品などによりなる偏平な、そして、ほぼ立方箱状のケーシング２を有している。このケーシング２内には、モータ部３と、このモータ部３で回転させられ、所要の風を発生させる羽根車４を設けてあり、ケーシング２の上面板５と下面板６にはそれぞれ吸込み口７を形成してあり、また、前記吸込み口７と直交する一側部に吹き出し口８を形成している。なお、モータ部３はマグネットモータとしており、羽根車４はそのアウターロータをなしている。
【００２１】
また、前記ファン単体１は、外側の少なくとも２辺部ａ、ｂにわたり、吹き出し口８に至る、かつ、上面板５に前記２辺部ａ、ｂが中央面部ｃより上方向に凸状に膨らまされて内部高さ幅の大きいＬ状の風胴部９を有する構成としている。そして、前記風胴部９は吹き出し口８に近づくにしたがって風路断面が次第に大きくなるように形成されている。さらに、上面板５には、嵌め合わせ用開口部７ａを設けている。
【００２２】
前記構成のファン単体１を２個上下に重ねて冷却装置を構成する。ここで、図３に示すように上側のファン単体１ａは、上下が逆になるように裏返して下側のファン単体１ｂ上に重ねる。また、上下のファン単体１ａ、１ｂは、その羽根車４の軸が非同軸となるようにずらし、その上面板５における吸込み口７の全部または一部が、他方のファン単体によって塞がれないようにしている。さらに、ファン単体１ａ、１ｂのケーシング２は上面板５同士のＬ状の風胴部９を除く凹んだ部分の一部が接触または近接するように重ね合わされており、嵌め合わせ用開口部７ａが、もう一方のファン単体のモータ保持部３ｂに対向するように設けられている。また、ファン単体１ａ、１ｂにおけるそれぞれの吹き出し口８ａ、８ｂが、同一方向となるように重ねている。なお、図示していないが、ファン単体１ａ、１ｂはネジあるいは他の結合手段によって一体となるように結合されている。
【００２３】
上記構成において、ファン単体１ａ、１ｂを駆動することによりそれぞれ羽根車４の回転により風を発生させて吹き出し口８ａ、８ｂより吹き出し、所要の被冷却部を冷却する。
【００２４】
ここで、ケーシング２は、外側の少なくとも２辺部ａ、ｂにわたり吹き出し口８に至る、かつ、上面板５に前記２辺部ａ、ｂが中央面部ｃより上方向に凸状に膨らまされて内部高さ幅の大きいＬ状の風胴部９を有するので、吹き出し口８からの風の逆流がなく、また、風胴部９は吹き出し口８に近づくにしたがって風路断面が次第に大きいので、羽根車４の回転で生じる風が抵抗少なくして吹き出し口８に案内され、より有効に風量アップできる。
【００２５】
また、図５の実線で示すように複数のファン単体１ａ、１ｂは、その吹き出し口８ａ、８ｂの端部における風圧が高くなるが、それぞれの羽根車４は回転方向が異なることから、図５に示すように吹き出し口８において干渉し合い、図５の鎖線で示すように吹き出し口８の全幅にわたり均等な圧力分布の吹き出し風が得られ、被冷却部を安定した冷却ができる。
【００２６】
このように本実施の形態１の冷却装置は、複数のファン単体１ａ、１ｂを用いているので、それだけ風量アップされ（ここでは約２倍）、画像処理等のために高い周波数を扱うＣＰＵ等の発熱部品であっても、その温度を大きく下げて熱破壊を防止することができる。また、同じ構成のファン単体を組み合わせる構成であることから、同じ構造のファン単体を製造すればよく、その製造コストを低廉にすることができる。さらに、複数のケーシング２は、上面板５同士のＬ状の風胴部９を除く凹んだ部分が接触または近接するように重ね合わされており、嵌め合わせ用開口部７ａが、もう一方のファン単体のモータ保持部（図示せず）に対向するように設けられていることから、複数のファン単体を単純に重ねた厚みより小さくすることができ、冷却装置の小型化に寄与することができる。
【００２７】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２の冷却装置の斜視図である。
【００２８】
この実施の形態２の冷却装置は、図６に示すように前記と同じく複数のファン単体１（ここでは２個）を用いる。また、上側のファン単体１ａは、上下が逆になるように裏返して下側のファン単体１ｂ上に重ね、上下のファン単体１ａ、１ｂは、その羽根車４の軸が非同軸となるようにずらし、その上面板５における吸込み口７の全部または一部が、他方のファン単体によって塞がれないようにしている。さらに、ファン単体１ａ、１ｂのケーシング２は上面板５同士のＬ状の風胴部９を除く凹んだ部分が接触するように重ね合わされている。
【００２９】
この実施の形態２の冷却装置は、ファン単体１ａ、１ｂの各吹き出し口８の位置に特徴をもつものであり、すなわち、ファン単体１ａ、１ｂにおけるそれぞれの吹き出し口８ａ、８ｂが、異なる方向に向く構成としている。
【００３０】
一般に電子機器においては、複数のＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ等の半導体装置や電子部品を用いることが多く、したがって、単に一方向にのみ風を吹き出すファンでは冷却ができないＩＣ、ＣＰＵなどの被冷却部が存在する場合もある。この実施の形態２の冷却装置では、ファン単体１ａ、１ｂの吹き出し口８ａ、８ｂが、異なる方向に向いているので、複数の被冷却部を冷却することができることとなる。
【００３１】
もちろん、同じ構成のファン単体を組み合わせる構成であることから、同じ構造のファン単体を製造すればよく、その製造コストを低廉にすることができる。さらに、複数のケーシング２は、上面板５同士のＬ状の風胴部９を除く凹んだ部分の一部が接触または近接するように重ね合わされ、嵌め合わせ用開口部（図示せず）が、もう一方のファン単体のモータ保持部３ｂに対向するように設けられていることから、複数のファン単体を単純に重ねた厚みより小さな厚みとすることができ、冷却装置の小型化に対して大きく寄与することができる。
【００３２】
なお、前記各実施の形態では２つのファン単体を用いているが、本発明は２個以上のファン単体を重ねた構成としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、上下の面板に吸込み口を形成するとともに一側部に吹き出し口を形成した箱型のケーシングをもつ複数のファン単体を、その各羽根車の軸が非同軸となるように位置をずらして上下に重ねて構成した冷却装置とするので、吸込み口の面積が拡大し、冷却装置全体としての冷却性能が向上し、また、同じ構成のファン単体を組み合わせる構成であることから、同じ構造のファン単体を製造すればよく、その製造コストを低廉にすることができる。さらに、複数のファン単体を単純に重ねた厚みより小さな厚みとすることもでき、冷却装置全体の小型化に寄与することができるものであり、冷却装置全体を大きくした場合の問題の発生もなく従来の寿命特性をそのまま維持できるので、その効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の冷却装置におけるファン単体の斜視図
【図２】同ファン単体の断面図
【図３】複数の前記ファン単体を重ね合わせて構成された冷却装置の平面図
【図４】同冷却装置の斜視図
【図５】同冷却装置における吹き出し風の風圧特性図
【図６】本発明の実施の形態２の冷却装置の斜視図
【図７】従来の一例の冷却ファンの断面図
【図８】従来の冷却ファンを用いた冷却装置の構成図
【図９】同冷却装置における冷却ファン部の要部斜視図
【符号の説明】
１  ファン単体
２  ケーシング
３ａ  モータ部
３ｂ  モータ保持部
４  羽根車
５  上面板
６  下面板
７  吸込み口
７ａ  嵌め合わせ用開口部
８  吹き出し口
９  風胴部
【図１】
2004247457.tif 000003
【図２】
2004247457.tif 000004
【図３】
2004247457.tif 000005
【図４】
2004247457.tif 000006
【図５】
2004247457.tif 000007
【図６】
2004247457.tif 000008
【図７】
2004247457.tif 000009
【図８】
2004247457.tif 000010
【図９】
2004247457.tif 000011