JP4859765B2 - 電子機器の冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、内部にパワーアンプユニット（以下、ＰＡユニットという）、電源ユニットや電子部品を実装した複数のプリント基板が収納された電子機器の冷却構造に関するものである。

従来、ＦＰＵ（Field Pickup Unit）等の可搬型電波伝送機器は屋外での使用が大半であるため防雨構造が必須であり、密閉構造を採用してきた。また、可搬型であるがゆえに小型軽量化が求められており、また、近年は他の電子機器と同様に電子回路のディジタル化が進み、多機能化および高性能化が図られている。
当然のことながら、機器の消費電力が増加した上で密閉筐体を小型化するため、内部温度上昇が高くなり、電子機器の寿命低下および性能劣化を招く要因となっている。このような背景のもと、ＦＰＵ等の可搬型電波伝送機器には高効率な放熱構造を適用する必要がある。

そこで、従来技術の一例として、特許文献１には、密閉筐体の外部に強制空冷を行うための冷却装置を取り付けた電子機器が開示されている。

特開２００７−０９６２３０号公報

特許文献１における放熱構造では、電子機器１の筐体内部に配置されたＰＡユニットや電源ユニット等の発熱部品３から発生した熱は、筐体下部に位置するフィン型ヒートシンク４を介して筐体外部へ高効率に放熱されるが、筐体カバー２内に実装された電子回路部からの発熱は筐体内部での自然対流のみで放熱するしかない。
しかし、従来技術で述べたように、近年はディジタル化の促進によりプリント基板上に搭載した集積回路からの発熱量が多くなってきたことと、筐体の小型化によりフィン型ヒートシンク４の上面に電子部品を密着取り付けするスペースが狭くなっているため、フィン型ヒートシンク４からの放熱だけでは密閉筐体内で発熱する熱量全体を高効率に筐体外部へ放熱することができないという問題点があった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、筐体内で発熱する熱量全体を高効率に筐体外部へ放熱する電子機器の冷却構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明の請求項１に係る電子機器の冷却構造は、筐体内にパワーアンプユニットや電源ユニット等の発熱部品と、電子部品を実装した複数のプリント基板とを備えると共に、筐体の底部に、前記発熱部品を内面に密着させた第１のヒートシンクと、該第１のヒートシンクの外面に沿って冷却空気を流す冷却ファンとを配置し、前記発熱部品から発生した熱を前記第１のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出する電子機器の冷却構造において、前記筐体の側部に第２のヒートシンクを配置し、前記第１のヒートシンクは、外部に前記電子機器の正面から後方に向かって複数の略直線状のフィンを有すると共に、中央から両端部に向かって斜めに略直線状に複数のフィン切り欠き部を有し、前記冷却ファンからの冷却空気を前記電子機器の正面から後方に向かって前記第１のヒートシンクの複数の略直線状のフィンに沿って流すと共に、該冷却空気の一部を前記複数のフィン切り欠き部を介して前記筐体の側部に送り、前記第２のヒートシンクの外面に沿って流し、前記複数のプリント基板に実装された電子部品から発生した熱を前記第２のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る電子機器の冷却構造は、請求項１記載の電子機器の冷却構造において、前記複数のフィン切り欠き部は、前記冷却ファンから遠ざかるにしたがって切り欠き部分の開口面積を段階的に増やすことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る電子機器の冷却構造は、請求項１乃至２記載の電子機器の冷却構造において、前記筐体の内部に空気の流れを発生させる対流ファンを備え、前記複数のプリント基板に実装された電子部品から発生した熱を、前記対流ファンから発生させた空気を媒体として前記第２のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出することを特徴とする。

本発明によれば、電子機器の冷却構造は、筐体内で発熱する熱量全体を高効率に筐体外部へ放熱することが可能になり、その結果、電子機器の消費電力増に対応しながら小型化を実現できるという効果がある。

本発明の実施の形態を、図面を参照して詳述する。
図１は、本発明の実施の形態に係り、主に屋外で使用される可搬型電波伝送機器等の電子機器の正面下方からの斜視図である。
図２は、本発明の実施の形態に係り、図１に示した電子機器の右側面図である。
図３は、本発明の実施の形態に係り、図１に示した電子機器の内部構成を示す分解斜視図である。
図４は、本発明の実施の形態に係り、図１において冷却風漏洩防止板６を取り外した状態の下方からの斜視図である。
図５は、本発明の実施の形態に係り、ＰＡユニット８と電源ユニット９と２つのブロア型ファン１１を取り付けたベースプレート５が、冷却風漏洩防止板６に載置された状態の図である。尚、ブロア型ファン１１からの冷却空気の流れを説明するために、ベースプレート５の５ｄ部は切断した状態で示している。
図６は、本発明の実施の形態に係り、図２のＡ−Ａ線に沿う縦断斜視図である。
図７は、本発明の実施の形態に係り、図２のＢ−Ｂ線に沿う横断斜視図である。
図８は、本発明の実施の形態に係り、図１に示した電子機器の側板４の詳細図であり、図８（ａ）は左側側板４の外部の詳細を示し、図８（ｂ）は左側側板４の内部の詳細を示している。

各図において、１は主に屋外で使用されるＦＰＵ等の可搬型電波伝送機器である。
この電子機器１は、図３の分解斜視図に示すように、メインフレームＡＳＳＹ２と、操作パネルＡＳＳＹ３と、左右２枚の側板４と、ベースプレート５と、冷却風漏洩防止板６とから概略構成されている。
また、メインフレームＡＳＳＹ２は、主にダイカストで製作されたアルミニウムのフレームで構成されており、その中に、電子回路を実装した複数のプリント基板１０等が収納されている。
また、操作パネルＡＳＳＹ３には、電子機器１を操作するためのスイッチや他の機器との接続に使用するためのコネクタが実装されている。
また、図８に示すように、左右の側板４には、それぞれ外部に垂直方向の複数のフィン４ｂが形成されており、内部に水平方向の複数のフィン４ｄが形成されており、また、側板４の外部には、フィン４ｂを覆うように、サブカバー７が取り付けられている。

また、図３、図４及び図５に示すように、ベースプレート５には、下面に、電子機器１の正面から後方に向かって複数のフィン５ａが形成されており、更に、複数のフィン５ａの中央部から両端部に向かって斜め直線状にフィン５ａを切り欠く形でフィン溝部５ｂが形成されている。尚、フィン溝部５ｂの断面積は、電子機器１の正面から後方に向かって段階的に大きくなっている。
また、図３に示すように、ベースプレート５の上面には、ＰＡユニット８や電源ユニット９等の発熱部品が密着固定されており、ＰＡユニット８や電源ユニット９等から発生した熱は熱伝導により、下面のフィン５ａに伝わるようになっている。
また、図４に示すように、ベースプレート５の下面の電子機器１の正面側には、複数のフィン５ａに冷却空気を送るためのブロア型ファン１１が２台ファン固定用ネジ２１で取り付けられており、ブロア型ファン１１を稼動させると、冷却空気を吸気口１１ａから吸気して排気口１１ｂから排気し、複数のフィン５ａに冷却空気が送られる。
また、図３に示すように、冷却風漏洩防止板６は、ベース板６ａと保護板６ｂとで構成され、ベース板６ａと保護板６ｂとの間には冷却空気を取り込むための隙間６ｃが設けられている。また、ベース板６ａの電子機器１の正面側には、冷却風漏洩防止板６がベースプレート５に固定された際に、ベースプレート５に取り付けられたブロア型ファン１１の吸気口１１ａに対応する位置に、冷却空気を取り込むための吸気穴（図示せず）が設けられている。

次に、本発明の実施形態に係る電子機器１の組立方法について図３を用いて説明する。
図３の分解斜視図に示すように、図３の白抜きの矢印で示す方向から、メインフレームＡＳＳＹ２に、操作パネルＡＳＳＹ３、左右２枚の側板４、およびベースプレート５をそれぞれ取り付けた後、側板固定用ネジ２２等のネジを使って締結することで、密閉筐体を形成している。更に、冷却風漏洩防止板６をベースプレート５にネジ（図示せず）で取り付ける。

次に、本発明の実施の形態に係る電子機器１の冷却構造による冷却方法について説明する。
まず電子機器１を冷却するには、図３及び図４に示すように、ベースプレート５の下面に取り付けたブロア型ファン１１を稼動させ、冷却風漏洩防止板６の隙間６ｃを介して冷却風漏洩防止板６のベース板６ａに設けたブロア型ファン１１用の吸気穴（図示せず）より冷却空気を吸気し、ブロア型ファン１１の排気口１１ｂから黒の矢印１０１方向へ強制的に排気する。これにより、ベースプレート５に形成された複数のフィン５ａ間を冷却空気が通過し、フィン５ａの端面より排気される。
従って、ベースプレート５の上面に密着固定されたＰＡユニット８、電源ユニット９等から発生した熱は熱伝導によりベースプレート５の下面に形成されたフィン５ａに伝わり、ブロア型ファン１１によって生じる冷却空気が複数のフィン５ａの間を黒の矢印１０１の方向（Ｚ方向）に流れることによって大気中に放熱される。

一方、図４及び図５に示すように、ベースプレート５のフィン５ａにはフィン溝部５ｂが設けてあることから、ブロア型ファン１１によって生じる冷却空気の一部は、フィン溝部５ｂを通過して黒の矢印１０２の方向（Ｘ方向）へ流れる。
Ｘ方向に流れた冷却空気は、図６の電子機器１のＡ−Ａ断面図及び図８（ａ）に示すように、ベースプレート５の空気溜り５ｃを通り、側板４の外壁４ａと側板４を覆うように取り付けられたサブカバー７の内壁との間を黒の矢印１０３の方向（Ｙ方向）へ流れるようになる。このとき、ベースプレート５のフィン５ａのフィン溝部５ｂの断面積が、図３及び図４に示すように、ブロア型ファン１１から遠ざかるにしたがって大きくなっていることから、側板４の外壁４ａとサブカバー７の内壁間を流れる冷却空気の流量は電子機器１の前後方向に対し均一にすることができる。
例えば、全てのフィン溝部５ｂが同一面積だった場合には、黒の矢印１０３の方向に流れる冷却空気は、ブロア型ファン１１に近い場所には流れるが、ブロア型ファン１１から離れた場所には流れ難くなってしまうため放熱効果に偏りができてしまう。

更に、電子機器１筐体内部に実装されたプリント基板７の電子部品等から発生する熱を冷却するために、図７の電子機器１のＢ−Ｂ断面図及び図８（ｂ）に示すように、電子機器１の筐体内部に攪拌用ブロア型ファン１２を設置し、筐体内部で温度上昇した空気を循環させる。この空気の対流方向１０４によって筐体内部の温度は均一化され、また筐体内壁となる側板４の内壁４ｃへの熱伝達が増すことになる。
特に、図８に示すように、側板４には、内壁４ｃに前述の対流方向１０４の流れに沿う方向（水平）にフィン４ｄが形成され、外壁４ａに前述の冷却空気１０３方向の流れに沿う方向（垂直）にフィン４ｂが形成されているので、密閉筐体内で発熱した熱は効率よく熱伝達され該冷却空気によって大気中に放出される。

本発明の実施の形態に係る冷却構造を採用した電子機器の正面下方からの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る冷却構造を採用した電子機器の右側面図である。 本発明の実施の形態に係る冷却構造を採用した電子機器の内部構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る冷却構造を採用した電子機器の冷却風漏洩防止板６を取り外した状態の下方からの斜視図である。 本発明の実施の形態に係る冷却構造を採用した電子機器において、ＰＡユニット８と電源ユニット９と２つのブロアファン１１を取り付けたベースプレート５が、冷却風漏洩防止板６に載置された状態の図である。 図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 側板４の詳細図であり、図８（ａ）は左側側板４の外部の詳細を示し、図８（ｂ）は左側側板４の内部の詳細を示す。

符号の説明

１：電子機器、２：メインフレームＡＳＳＹ、３：操作パネルＡＳＳＹ、４：側板、４ａ：外壁、４ｂ：フィン、４ｃ：内壁、４ｄ：フィン、５：ベースプレート、５ａ：フィン、５ｂ：フィン溝部、５ｃ：空気溜り、５ｄ：切断箇所、６：冷却風漏洩防止板、６ａ：ベース板、６ｂ：保護板、６ｃ：隙間、７：サブカバー、８：ＰＡユニット、９：電源ユニット、１０プリント基板、１１：ブロア型ファン、１１ａ：吸気口、１１ｂ：排気口、１２：攪拌用ブロア型ファン、２１：ファン固定用ネジ、２２：側板固定用ネジ、１０１，１０２，１０３，１０４：ファンからの空気の流れ。

Claims (3)

1. 筐体内にパワーアンプユニットや電源ユニット等の発熱部品と、電子部品を実装した複数のプリント基板とを備えると共に、筐体の底部に、前記発熱部品を内面に密着させた第１のヒートシンクと、該第１のヒートシンクの外面に沿って冷却空気を流す冷却ファンとを配置し、前記発熱部品から発生した熱を前記第１のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出する電子機器の冷却構造において、
   前記筐体の側部に第２のヒートシンクを配置し、
   前記第１のヒートシンクは、外部に前記電子機器の正面から後方に向かって複数の略直線状のフィンを有すると共に、中央から両端部に向かって斜めに略直線状に複数のフィン切り欠き部を有し、
   前記冷却ファンからの冷却空気を前記電子機器の正面から後方に向かって前記第１のヒートシンクの複数の略直線状のフィンに沿って流すと共に、該冷却空気の一部を前記複数のフィン切り欠き部を介して前記筐体の側部に送り、前記第２のヒートシンクの外面に沿って流し、前記複数のプリント基板に実装された電子部品から発生した熱を前記第２のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出することを特徴とする電子機器の冷却構造。
2. 請求項１記載の電子機器の冷却構造において、前記複数のフィン切り欠き部は、前記冷却ファンから遠ざかるにしたがって切り欠き部分の開口面積を段階的に増やすことを特徴とする電子機器の冷却構造。
3. 請求項１乃至２記載の電子機器の冷却構造において、前記筐体の内部に空気の流れを発生させる対流ファンを備え、前記複数のプリント基板に実装された電子部品から発生した熱を、前記対流ファンから発生させた空気を媒体として前記第２のヒートシンクを介して前記筐体の外部に放出することを特徴とする電子機器の冷却構造。
   

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