(57)【要約】【課題】  密閉筐体の空冷装置において、内側と外側に各々ファンを設け、筐体内の空気と筐体外の空気とを強制対流させ空冷する場合、耐水性など外部環境に対する耐性を考慮しなくてはならない状況では、ファンを駆動させるモータ等の電子部品を外部環境に晒すことでモータが故障する可能性があり、外部環境の耐性が得られない。【解決手段】  一端が取付面の内側に突出し他端が取付面の外側に突出する回転軸を貫通させる穴を有する筐体と、回転軸の一端に取り付けられた内側ファンと、回転軸の他端に取り付けられた外側ファンと、筐体の内部に設けられ、内側ファンを回転させるモータと、を備えたことを特徴とする空冷装置である。【選択図】  図１
2009147242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が取付面の内側に突出し他端が取付面の外側に突出する回転軸を貫通させる穴を有する筐体と、
前記回転軸の一端に取り付けられた内側ファンと、
前記回転軸の他端に取り付けられた外側ファンと、
前記筐体の内部に設けられ、前記内側ファンを回転させるモータと、
を備えたことを特徴とする空冷装置。
【請求項２】
回転軸が貫通した板と、
取付面に穴を有し、前記回転軸の一端が内側に、他端が外側に突出するように前記板を前記取付面に取り付けた筐体と、
前記回転軸の一端に取り付けられた内側ファンと、
前記回転軸の他端に取り付けられた外側ファンと、
前記筐体の内部に設けられ、前記内側ファンを回転させるモータと、
を備えたことを特徴とする空冷装置。
【請求項３】
前記モータを駆動させることにより、前記内側ファンと前記外側ファンとを回転させ、
前記内側ファンの回転により、前記筐体の内部気体を前記取付面に沿って吸気し、前記筐体内部に排気することで、筐体内の熱を前記取付面に伝え、
前記外側ファンの回転により、前記筐体の外部気体を吸気し、前記取付面に沿って前記筐体外部に排気することで、前記取付面に伝えた熱を外部気体に放熱させ筐体を冷却する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の空冷装置。
【請求項４】
前記筐体の取付面内側に配置され、前記内側ファンの近傍に取り付けた吸熱フィンと、
前記筐体の取付面外側に配置され、前記外側ファンの近傍に取り付けた放熱フィンと、
を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項記載の空冷装置。
【請求項５】
前記モータを駆動させることにより、前記内側ファンと前記外側ファンとを回転させ、
前記内側ファンの回転により、前記筐体の内部気体を前記取付面に沿って吸気し、前記筐体内部に排気することで、筐体内の熱を前記吸熱フィンに伝え、
前記外側ファンの回転により、前記筐体の外部気体を吸気し、前記取付面に沿って前記筐体外部に排気することで、前記吸熱フィンから前記放熱フィンに伝わった熱を放熱し筐体を冷却する、
ことを特徴とする請求項４記載の空冷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉筐体内に実装する発熱部品の空冷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、外部空気を内部へ流入させない密閉筐体において、密閉筐体内部に電源部品や高出力増幅器など、発熱する電子部品（以下、発熱部品という）を実装する際、発熱部品の熱により筐体内の温度が上昇し、電子回路が正常に動作しなくなる可能性がある。従って、発熱部品より発生する熱を外部へ放熱させる必要がある。
【０００３】
従来における放熱方法の一例として、密閉筐体の内側と外側に各々ファンを設け、筐体内の空気と筐体外の空気とを強制対流させる方法が示されている。この方法では、プリント回路基板に実装された電子部品から発する熱が、プリント回路基板の後方端縁に設けられたヒートシンクに伝導する。
【０００４】
密閉筐体の内側に設けたファンは、ヒートシンクに空気を吹き付け、空気を筐体の後方壁面に上昇させることにより、ヒートシンクの発熱を放散させる。また密閉筐体の外側に設けたファンは、筐体の後方壁に空気を吹き付けることにより、密閉筐体の熱を放散させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１１２６７８号公報（第２〜３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、耐水性など外部環境に対する耐性を考慮しなくてはならない状況で、筐体外部にファン及びモータを備える場合、ファンを駆動させるモータ等の電子部品を外部環境に晒すことで、モータが故障する可能性があり、外部環境の耐性が得られない、という問題が生じる。
【０００７】
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、密閉筐体外部にモータ等の電子部品を持つことなく、筐体内外に備えたファンを回転させることで、外部環境に対する耐性を向上させつつ、高い放熱能力を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る空冷装置は、
一端が取付面の内側に突出し他端が取付面の外側に突出する回転軸を貫通させる穴を有する筐体と、
前記回転軸の一端に取り付けられた内側ファンと、
前記回転軸の他端に取り付けられた外側ファンと、
前記筐体の内部に設けられ、前記内側ファンを回転させるモータと、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、内側ファンと外側ファンをシャフト内の回転軸で連結させ、モータで内側ファンを駆動させることにより、内側ファンとともに外側ファンも回転させることができるので、密閉筐体の外部に、耐水性など外部環境に対する耐性を必要とするモータ等の電子部品を設置する必要が無くなる。これにより、外部環境に対する耐性を向上させつつ、高い放熱能力を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。図１は、空冷機構Ａを備えた密閉筐体についての概略構成図である。図２は、図１に示した空冷機構Ａの拡大図である。図３は、空冷機構Ａの組立方法の一例を示す図である。図４は、密閉筐体に取り付ける内側吸熱フィンと外側放熱フィンを示す図である。図５は、空冷機構Ａの外側ファンにカバーを取り付けたことを示す図である。
【００１１】
図１において、密閉筐体１１は、内部に実装された発熱部品１２と、密閉筐体１１の内壁に設けられた内側吸熱フィン１３と、密閉筐体１１の外壁に設けられた外側放熱フィン１４と、空冷機構Ａと、で構成される。
【００１２】
また図２に示すように、空冷機構Ａは、密閉筐体１１の内側に内側ファン２１と、内側ファン２１を駆動回転させるモータ２２とを備え、密閉筐体１１の外側に外側ファン２３を備える。また空冷機構Ａには、一端を内側ファン２１と、他端を外側ファン２３と連結する回転軸２４ａを内部に有するシャフト２４を備える。密閉筐体１１はシャフト２４を貫通させる穴を取付面に有する。シャフト２４は、図のように密閉筐体１１の取付面に対して貫通しており、回転軸の一端は取付面の内側に突出し、他端は取付面の外側に突出している。ここで、シャフト２４の材質は、ステンレス等を用いればよい。
【００１３】
なおモータ２２は、図２記載のように、例えば、回転軸２４ａの周囲に取り付けるベアリング２２ａと、ベアリング２２ａを支持するベアリング支持部材２２ｂと、磁石（固定子）２２ｃと、回転軸２４ａに取り付けるコイル２２ｄとより構成され、磁石２２ｃとコイル２２ｄとを電磁的に相互作用させることにより、回転軸２４ａを回転させる。磁石２２ｃとコイル２２ｄとを電磁的に相互作用させて回転軸２４ａを回転させる方法は、一般に用いられている方法であり、説明は省略する。
【００１４】
図１、図２に示した空冷機構Ａについて、図３を用いて組立方法の一例を説明する。
【００１５】
（手順１）密閉筐体１１にシャフト２４を貫通させる。その際、シャフト２４の周囲にベアリング３１とオイルシール３２を取り付けることができるよう、密閉筐体１１に溝を設ける。例えば図３のように、シャフト２４の軸を中心にして、ベアリング３１用の溝の半径と比べて、オイルシール３２用の溝の半径を大きくする。
【００１６】
（手順２）シャフト２４を密閉筐体１１に貫通させたのち、密閉筐体１１の溝にベアリング３１、オイルシール３２の順で取り付け、さらにオイルシール３２の上にカバー３３を取り付けることで、シャフト２４を密閉筐体１１に密閉固定させる。
【００１７】
（手順３）取り付けたシャフト２４（回転軸２４ａ）に、内側ファン２１、外側ファン２３、及びモータ２２を、気密性を保つように取り付ける。
【００１８】
上記のように空冷機構Ａを組み立て、密閉筐体１１に取り付けることで、密閉筐体１１の密閉性を保つ。
【００１９】
次に、上記構成を用いた実施の形態１の動作を、図１、図２を用いて説明する。モータ２２を駆動させ、内側ファン２１を回転させる。すると、取付面に沿った内側ファン２１の吸気側より密閉筐体１１の内部気体（空気など）を吸気し、筐体内部の内側ファン２１の排気側より密閉筐体１１の内部気体を排気する。このようにして、図１に示すように内部気体の強制対流１５が生じる。
【００２０】
外側ファン２３は、シャフト２４の内部にある回転軸２４ａにより内側ファン２１及びモータ２２と連結しているため、モータ２２を駆動させることによりシャフト２４内の回転軸２４ａを介して外側ファン２３も回転する。すると、外側ファン２３の吸気側より密閉筐体１１の外部気体（空気など）を吸気し、取付面に沿った外側ファン２３の排気側より密閉筐体１１の外部気体を排気する。このようにして、図１に示すように外部気体の強制対流１６が生じる。
【００２１】
密閉筐体１１の内部に実装されている発熱部品１２が発熱している場合、内部気体の強制対流１５により、発熱部品から内部気体への熱伝導１７、および内部気体から密閉筐体への熱伝導１８を経ることで、発熱部品１２の熱を密閉筐体１１の内壁、例えばシャフト２４の取付面内壁に伝導させることができる。
【００２２】
例えば、シャフト２４の取付面内壁に伝導した熱は、シャフト２４の取付面外壁へと伝わる。図に示すように、外側ファン２３により、外部気体の強制対流１６が生じている。従って、シャフト２４の取付面外壁に伝わった熱は、密閉筐体から外部気体への熱伝導１９により、熱を外部へ放熱させることができる。
【００２３】
なお図１に示すように、内側ファン２１の吸気側近傍に内側吸熱フィン１３を取り付け、外側ファン２３の排気側近傍に外側放熱フィン１４を取り付けることにより、発熱部品１２より発生する熱を内側吸熱フィン１３及び外側放熱フィン１４に伝導させることができるので、更に放熱能力を高めることが可能となる。
【００２４】
つまり、内側ファン２１の回転により、密閉筐体１１の内部に、内部気体の強制対流１５を生じさせ、密閉筐体１１内の熱を取付面内側に配置した内側吸熱フィン１３に伝える。また外側ファン２３の回転により、密閉筐体１１の外部に、外部気体の強制対流１６を生じさせ、内側吸熱フィン１３に伝えた熱を取付面外側に配置した外側放熱フィン１４を介し、外部気体に放熱させて密閉筐体を冷却させる。
【００２５】
図４は、密閉筐体１１に取り付ける内側吸熱フィン１３と外側放熱フィン１４の一例である。図４に示すフィンは、密閉筐体１１と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いてよい。従って、密閉筐体１１の製造時、内側吸熱フィン１３または外側放熱フィン１４を密閉筐体１１と一体成形させて製造してもよい。
【００２６】
また図１には図示していないが、密閉筐体１１の内部に実装される発熱部品１２にヒートシンクを取り付けることにより、更に放熱能力を高めることが可能となる。
【００２７】
密閉筐体１１の外部への放熱は、密閉筐体１１を介しての熱伝達なので、密閉筐体１１には放熱効率のよい材料、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等を用いる。またヒートシンクとしては、アルミプレート等を用いる。
【００２８】
このように、内側ファン２１と外側ファン２３をシャフト２４内の回転軸２４ａで連結させ、モータ２２を駆動させることにより、内側ファン２１とともに外側ファン２３を回転させることができる。これにより、密閉筐体１１の外部に、耐水性など外部環境に対する耐性（風雨などに晒されても動作する等）を必要とするモータ等の電子部品を設置する必要が無くなる。また図３に示したように、シャフト２４にシール性を与えることで、高い耐水性や耐砂塵性等が得られる。
【００２９】
なお図５に示すように、外側ファン２３に対して外側カバー５１をかぶせ、更に耐水性など外部環境に対する耐性を向上させるようにしてもよい。
【００３０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。図６は、空冷機構Ｂを備えた密閉筐体についての概略構成図である。図７は、図６に示した空冷機構Ｂの拡大図である。図８は、空冷機構Ｂの取付概略図である。図９は、空冷機構Ｂの組立方法の一例を示す図である。図１０は、空冷機構Ｂの外側ファンにカバーを取り付けたことを示す図である。なお図６から図１０の符号のうち、図１から図５と同じものは、実施の形態１と同様であるため説明は省略する。
【００３１】
図６、図７に示す空冷機構Ｂを用いた空冷方法は、実施の形態１と同様、モータ２２を駆動させることにより、内側ファン２１と外側ファン２３を回転させることで、密閉筐体１１の内部気体と外部気体を強制対流させ、放熱させるものである。従って、実施の形態２の動作説明は省略する。
【００３２】
ただし実施の形態１と異なる点は、回転軸２４ａを有するシャフト２４を貫通させるものが、密閉筐体１１ではなく、例えば平面状の支持板６１のような板を用いる点である。そして、密閉筐体１１の取付面にはシャフト２４より大きな穴を設け、シャフト２４の一端を密閉筐体１１の内側に、他端を外側に突出するように支持板６１自体を取り付けるようにすることで、密閉筐体１１に対するシャフト２４の取付を容易にするものである。
【００３３】
シャフト２４が貫通した支持板６１は、ボルト６２、ワッシャ６３、ナット６４で密閉筐体１１に取り付ける。ここで、支持板６１のボルト止めに密閉性を持たせるために、ワッシャ６３には、例えばゴム製ワッシャのように弾性を有するワッシャを用いる。
【００３４】
図８は、支持板６１の取付概略図を示している。図８（ａ）は、図７記載の矢印のうち、向きａから見た支持板６１の取付概略図である。図８（ｂ）は、図７記載の矢印のうち、向きｂから見た支持板６１の取付概略図である。また図８（ｃ）は、図８（ａ）、図８（ｂ）記載の矢印Ａから見た断面図（取付途中）である。
【００３５】
ここで図８（ｃ）にあるＯ（オー）リング７１は、例えばゴムのように弾性を有するＯリングであり、支持板６１と密閉筐体１１との間に配置し、ボルト止めすることにより、それらの間の密閉性を保つためのものである。穴７２は、支持板６１に貫通固定されたシャフト２４を、密閉筐体１１の内外に突出させるための穴である。図８（ｃ）のように、ボルト６２とワッシャ６３とナット６４を締めて固定することにより、Ｏリング７１は支持板６１と密閉筐体１１に押し挟まれる。これにより、密閉筐体１１と支持板６１との間の密閉性を持たせる。
【００３６】
図６から図８に示した空冷機構Ｂについて、図９を用いて密閉筐体１１に支持板６１を取り付ける方法の一例を説明する。なお図９は、図８（ａ）と同様の向きから見たものである。
【００３７】
（手順１）密閉筐体１１に穴７２を開ける。なお図９において、穴７２は四角形であるが、形状は四角形に限定する必要はない。シャフト２４を密閉筐体１１の内外に突出させることができ、密閉筐体１１と支持板６１との密閉性を保つためのＯリング７１より小さい穴であればよい。
【００３８】
（手順２）穴７２の周囲に、密閉筐体１１と支持板６１との密閉性を保つためのＯリング７１を配置する。なおＯリング７１を配置して密閉筐体１１と支持板６１をボルト６２で固定する際、密閉筐体１１または支持板６１の少なくともいずれか一方に、Ｏリング７１の位置がずれないように溝を設けてもよい。
【００３９】
（手順３）支持板６１にシャフト２４取付用の穴を開け、シャフト２４を取り付ける。その際、実施の形態１と同様、ベアリング３１、オイルシール３２用の溝を予め設け、ベアリング３１、オイルシール３２をカバー３３で固定して支持板６１の密閉性を保つようにする。また、支持板６１には、密閉筐体１１に取り付けるためのねじ穴９１を設ける。
【００４０】
（手順４）密閉筐体１１にも同様に支持板６１固定用のねじ穴を設け、ボルト６２、ワッシャ６３、ナット６４を用いて、密閉筐体１１に支持板６１を固定する。ボルト６２、ワッシャ６３、ナット６４で締結することにより、Ｏリング７１は密閉筐体１１と支持板６１とに押し挟まれ、密閉性を保つことができる。
【００４１】
以降の組立方法は、実施の形態１と同様、密閉筐体１１の内側には内側ファン２１とモータ２２を取り付け、密閉筐体１１の外側には外側ファン２３を取り付ける。
【００４２】
実施の形態２のように、支持板６１にシャフト２４を取り付けた後、密閉筐体１１へ取り付けるようにすることで、実施の形態１で得られた効果に加え、密閉筐体１１へベアリング３１及びオイルシール３２用の溝を予め設ける、という密閉筐体１１への加工の困難さがなくなる、という効果が得られる。
【００４３】
なお実施の形態１と同様、図１０に示すように、外側ファン２３に対して外側カバー５１をかぶせ、更に耐水性など外部環境に対する耐性を向上させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施の形態１における空冷機構Ａを備えた密閉筐体についての概略構成図である。
【図２】実施の形態１における空冷機構Ａの拡大図である。
【図３】実施の形態１における空冷機構Ａの組立方法の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１における密閉筐体に取り付ける内側吸熱フィンと外側放熱フィンを示す図である。
【図５】実施の形態１における空冷機構Ａの外側ファンにカバーを取り付けたことを示す図である。
【図６】実施の形態２における空冷機構Ｂを備えた密閉筐体についての概略構成図である。
【図７】実施の形態２における空冷機構Ｂの拡大図である。
【図８】実施の形態２における空冷機構Ｂの取付概略図を示す図である。
【図９】実施の形態２における空冷機構Ｂの組立方法の一例を示す図である。
【図１０】実施の形態２における空冷機構Ｂの外側ファンにカバーを取り付けたことを示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１．  密閉筐体
１２．  発熱部品
１３．  内側吸熱フィン
１４．  外側放熱フィン
１５．  内部気体の強制対流
１６．  外部気体の強制対流
１７．  発熱部品から内部気体への熱伝導
１８．  内部気体から密閉筐体への熱伝導
１９．  密閉筐体から外部気体への熱伝導
２１．  内側ファン
２２．  モータ
２２ａ．ベアリング
２２ｂ．ベアリング支持部材
２２ｃ．磁石（固定子）
２２ｄ．コイル
２３．  外側ファン
２４．  シャフト
２４ａ．回転軸
３１．  ベアリング
３２．  オイルシール
３３．  カバー
５１．  外側カバー
６１．  支持板
６２．  ボルト
６３．  ワッシャ（ゴム製）
６４．  ナット
７１．  Ｏリング（ゴム製）
７２．  穴
９１．  ねじ穴
Ａ．    空冷機構
Ｂ．    空冷機構
【図１】
2009147242.tif 000003
【図２】
2009147242.tif 000004
【図３】
2009147242.tif 000005
【図４】
2009147242.tif 000006
【図５】
2009147242.tif 000007
【図６】
2009147242.tif 000008
【図７】
2009147242.tif 000009
【図８】
2009147242.tif 000010
【図９】
2009147242.tif 000011
【図１０】
2009147242.tif 000012