特許 7614303 収納容器、および集風部品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】収納容器、および集風部品

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20250107BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 G

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023195161

(22)【出願日】2023-11-16

【審査請求日】2023-11-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100149618

【弁理士】

【氏名又は名称】北嶋 啓至

(72)【発明者】

【氏名】中野 秀樹

【審査官】吉川 直也

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０２４８９００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－１５１１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０５７４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５４８８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

収納されている機器を防護するための筐体と、
前記機器と熱的に接続され、前記筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられたヒートシンクと、
外気を前記ヒートシンクの前記中空部の下端における開口へ導入する集風部品と、を備え、
前記集風部品は、前記ヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、
前記曲面は、上端が前記ヒートシンクにおける前記中空部の前記開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向しており、
前記側面は、空気が水平方向に流れることを妨害するように、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切っている
収納容器。

【請求項2】

前記ヒートシンクの前記中空部の内面上には、放熱フィンが形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項3】

前記ヒートシンクは、熱伝導率が８０［Ｗ／ｍＫ］以上の素材で形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項4】

前記ヒートシンクは、前記筐体の下面と上面との間を貫通する
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項5】

前記筐体は、円筒形状を有しており、前記筐体の中心部を、前記ヒートシンクが貫通している
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項6】

送風ファンをさらに備え、前記送風ファンは、前記ヒートシンクが延伸する方向へ送風する
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項7】

前記集風部品の前記曲面は、錐形を有しており、前記集風部品の前記曲面の上に、前記錐形の中心から放射状に配置された複数の側面を備え、前記複数の側面が、前記曲面を前記複数の領域に仕切っている
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項8】

前記曲面は、空気の流れ方向を水平方向から鉛直方向上向きに変換する
ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。

【請求項9】

外気を収納容器内に導入するための集風部品であって、
前記収納容器を貫通する中空のヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、
前記曲面は、上端が前記ヒートシンクの開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向しており、
前記側面は、空気が水平方向に流れることを妨害するように、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切っている
集風部品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、収納容器、および集風部品に関し、特に、発熱源である電気機器や電子機器が収納される収納容器、および集風部品に関する。

【背景技術】

【0002】

電気機器や電子機器（以下、単に機器と呼ぶ）が屋外に設置される場合、風雨、塵埃、塩、腐食性物質、および日光などから機器を防護するために、密閉された収納容器内に、機器が収納される。機器は、バッテリやプロセッサを有する発熱源である。

【0003】

関連する技術として、収納容器内の機器から発生する熱を筐体の外面に伝熱させ、自然風（ここでは、外気中に自然に発生する風を意味する）を利用して、筐体の外面と外気との間で熱交換する放熱方式がある。この放熱方式では、風上側の筐体の外面は、放熱効率が高い一方で、風下側の筐体の外面は、放熱効率が低くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】実開平０３－０２３９９２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した関連する技術には、風向きにより、収納容器の放熱効率にムラができるという問題がある。そのため、収納容器内における機器の配置によっては、機器が十分に冷却されない可能性がある。

【0006】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、風向きによらず、機器が収納される収納容器に、安定的な放熱効率を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る収納容器は、収納されている機器を防護するための筐体と、前記機器と熱的に接続され、筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられたヒートシンクと、外気を前記ヒートシンクの前記中空部の下端における開口へ導入する集風部品と、を備え、前記集風部品は、前記ヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、前記曲面は、上端が前記ヒートシンクにおける前記中空部の前記開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向する。

【0008】

本開示の一態様に係る集風部品は、外気を収納容器内に導入するための集風部品であって、前記収納容器を貫通する中空のヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、前記曲面は、上端が前記ヒートシンクの開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向する。

【発明の効果】

【0009】

本開示の一態様によれば、風向きによらず、機器が収納される収納容器に、安定的な放熱効率を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係る収納容器の外観図である。

【図2】一実施形態に係る収納容器の他の外観図である。

【図3】一実施形態に係る収納容器を通り抜ける外気（空気）の流れの一例を示す。

【図4】一実施形態に係る集風部品の構造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図面を参照して、本開示の実施形態について説明する。

【0012】

〔実施形態１〕
図１～図３を参照して、実施形態１を説明する。

【0013】

（収納容器の一例）
図１および図２を参照して、本実施形態１に係る収納容器１０の一例を説明する。図１および図２は、本実施形態１に係る収納容器１０を、互いに異なる方向から見た外観図である。

【0014】

図１に示すように、収納容器１０は、集風部品１００、ヒートシンク２００、および筐体３００を備えている。筐体３００は、収納容器１０に収納されている機器を防護する。ヒートシンク２００は、機器と熱的に接続され、筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられている。集風部品１００は、外気をヒートシンク２００の中空部の下端における開口へ導入する。集風部品１００は、ヒートシンク２００の下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、集風部品１００の曲面は、上端がヒートシンク２００における中空部の開口の中央を指向し、下端がヒートシンク２００の外側方向を指向する。

【0015】

一例では、筐体３００は、円筒形状を有しており、筐体３００の中心部を、中空のヒートシンク２００が貫通している。ヒートシンク２００の両端は、どちらも開口されている。ヒートシンク２００は、空気がヒートシンク２００の一方の端部の開口から流入して、ヒートシンク２００のもう一方の端部の開口から、排気されるように構成されている。

【0016】

一例では、ヒートシンク２００は、金属などの熱伝導性の高い素材で作られている。なお、熱伝導性の高い素材とは、例えば、熱伝導率が８０［Ｗ／ｍＫ］以上の素材をいう。また、ヒートシンク２００の内面には、放熱フィン２１０が形成されている。なお、収納容器１０は、送風ファンを備えていてもよい。この場合、送風ファンによる送風の方向は、ヒートシンク２００が延伸する方向（図１では、上下方向）と同一であることが好ましい。

【0017】

発熱源である機器（図示せず）は、ヒートシンク２００の外面に対して直接に、または熱伝導シートやグリスを介して接触させられるか、熱伝導性の高い材料で製作されたブロックやヒートパイプを介して、ヒートシンク２００の外面に熱的に接続させられる（図示せず）。

【0018】

図２に示すように、筐体３００の一端部には、集風部品１００が取り付けられている。集風部品１００は、空気を収納容器１０内に導入し、導入された空気をヒートシンク２００の開口へ向けるように構成されている。

【0019】

（空気の流れの一例）
図３は、本実施形態１に係る収納容器１０を通り抜ける空気の流れの一例を示す。図３に示すように、空気は、集風部品１００によって、収納容器１０内へと導入される。そして、収納容器１０内へ導入された空気は、集風部品１００によって、ヒートシンク２００が延伸する方向（図１では、上方向）に、風向きを変えられる。

【0020】

このように、空気は、風向きによらず、集風部品１００によって、筐体３００の中心に集められ、ヒートシンク２００の開口から、ヒートシンク２００の内部へと導入される。この空気が、筐体３００の中心を貫いているヒートシンク２００の内部を、ある方向（図１では、下から上）に流通する。そして、空気は、ヒートシンク２００を通り抜けた後、収納容器１０から排出される。

【0021】

ヒートシンク２００を通り抜ける空気は、ヒートシンク２００の内面とまんべんなく熱交換する。このため、ヒートシンク２００の外面上のどこに機器が配置されていたとしても、収納容器１０は、安定した放熱効率を得ることができる。

【0022】

また、風向によらず、放熱部であるヒートシンク２００の内部の空気は集風部品１００によって下方から流入する空気によって上方へ押し出されて空気の流動が常に発生するので、自然対流のみによる冷却に比べて、収納容器１０の放熱性能をより高く安定的に発揮することができる。

【0023】

なお、本実施形態１に係る収納容器１０が備えた集風部品１００の構造の一例を、後述する実施形態２において説明する。

【0024】

（適用例）
ウインドシア（すなわち風向きの急変）によって、地表付近では、風が弱い状況であっても、地表から高い場所では、風速の比較的高い風が存在する場合がある。したがって、本実施形態１に係る収納容器１０（図１）を、塔や各種柱の上部など、高所に設置することで、強風を放熱に効率的に寄与させることが可能となる。

【0025】

また、本実施形態１に係る収納容器１０は、風向きによらず、空気とヒートシンク２００との間で、熱交換の効果を安定して得られるので、放熱に関するコストの低減が実現できる。一例では、冷却用のファンの回転数の低下や回転頻度の減少による電力消費の部分的な低減、あるいは完全なファンレスが達成される。

【0026】

（本実施形態の効果）
本実施形態の構成によれば、収納されている機器を防護するための筐体３００と、機器と熱的に接続され、筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられたヒートシンク２００と、外気をヒートシンク２００の中空部の下端における開口へ導入する集風部品１００と、を備え、集風部品１００は、ヒートシンク２００の下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面１１０と、曲面１１０を複数の領域に垂直方向に仕切る側面１２０とを有し、曲面１１０は、上端がヒートシンク２００における中空部の開口の中央を指向し、下端がヒートシンク２００の外側方向を指向する。

【0027】

このように、集風部品１００は、収納容器１０内に導入された空気を、中空のヒートシンク２００の開口へと向ける。ヒートシンク２００を通り抜ける空気は、ヒートシンク２００の内面とまんべんなく熱交換する。このため、収納容器１０内のどこに機器が配置されており、機器がヒートシンク２００とどこで熱的に接触されていたとしても、収納容器１０は安定した放熱効率を得ることができる。

【0028】

〔実施形態２〕
図４を参照して、実施形態２について説明する。本実施形態２では、前記実施形態１において説明した収納容器１０（図１）に適用可能な集風部品１００の一例を説明する。

【0029】

（集風部品１００の構造の一例）
図４は、本実施形態２に係る集風部品１００の一例を示す。集風部品１００は、空気を収納容器１０内に導入するために利用される。図４に示すように、集風部品１００は、収納容器１０を貫通する中空のヒートシンク２００の下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面１１０と、曲面１１０を複数の領域に垂直方向に仕切る側面１２０とを有している。集風部品１００の曲面１１０は、その上端がヒートシンク２００の開口の中央を指向し、その下端がヒートシンク２００の外側方向を指向する。

【0030】

曲面１１０は、当該集風部品１００に空気が流入した場合に当該空気の移動方向を曲面１１０に沿って上方を指向するように変化させるように構成されている。また、側面１２０は、曲面１１０に沿って移動する空気の左右方向への移動を制限することにより、当該空気の移動方向を曲面１１０に沿って上方を指向するように変化させるように構成されている。そのような構成により、当該集風部品１００に流入した空気は、ヒートシンク２００の中空部に下方側から導かれて流入する。

【0031】

前記実施形態１において、図３を参照しながら説明したとおり、空気が、どの方向から集風部品１００に吹き付けた場合であっても、側面１２０によって、空気は集風部品１００の中央に集約される。そして、曲面１１０によって、空気はその流れ方向を水平方向から鉛直方向上向きに変換される。

【0032】

（本実施形態の効果）
本実施形態の構成によれば、外気を収納容器１０内に導入するための集風部品１００であって、収納容器１０を貫通する中空のヒートシンク２００の下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面１１０と、曲面１１０を複数の領域に垂直方向に仕切る側面１２０とを有し、曲面１１０は、上端がヒートシンク２００の開口の中央を指向し、下端がヒートシンク２００の外側方向を指向する。

【0033】

収納容器１０に適用された集風部品１００は、収納容器１０内に導入された空気を、中空のヒートシンク２００の開口へと向ける。ヒートシンク２００を通り抜けた空気は、ヒートシンク２００の内面とまんべんなく熱交換する。このため、収納容器１０内のどこに機器が配置されており、機器がヒートシンク２００とどこで熱的に接触されていたとしても、収納容器１０は安定した放熱効率を得ることができる。

【0034】

〔その他の実施形態〕
内部の発熱を外気と熱交換する面を、筐体３００の外面（外気と触れる面ではなく、外側から目視できる面の意）以外で行えば、筐体３００の外面を構成する部品の材料、形状等の選択肢は増加する。これにより、機能性（例えば、日射による内部温度上昇を抑制するため断熱性の高い材料を選択する）、意匠性（例えば、曲面を多用した形状を成形する）、保守容易性（外面カバーは内部の発熱源と接触させないので、取り外しや再装着が簡単）の観点で効果が期待できる。

【0035】

（付記）
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

【0036】

（付記１）
収納されている機器を防護するための筐体と、
前記機器と熱的に接続され、前記筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられたヒートシンクと、
外気を前記ヒートシンクの前記中空部の下端における開口へ導入する集風部品と、を備え、
前記集風部品は、前記ヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、
前記曲面は、上端が前記ヒートシンクにおける前記中空部の前記開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向する
収納容器。

【0037】

（付記２）
前記ヒートシンクの前記中空部の内面上には、放熱フィンが形成されている
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0038】

（付記３）
前記ヒートシンクは、熱伝導率が８０［Ｗ／ｍＫ］以上の素材で形成されている
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0039】

（付記４）
前記ヒートシンクは、前記筐体の下面と上面との間を貫通する
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0040】

（付記５）
前記筐体は、円筒形状を有しており、前記筐体の中心部を、前記ヒートシンクが貫通している
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0041】

（付記６）
送風ファンをさらに備え、前記送風ファンは、前記ヒートシンクが延伸する方向へ送風する
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0042】

（付記７）
前記集風部品の前記曲面は、錐形を有しており、前記集風部品の前記曲面の上に、前記錐形の中心から放射状に配置された複数の側面を備え、前記複数の側面が、前記曲面を前記複数の領域に仕切っている
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0043】

（付記８）
前記曲面は、空気の流れ方向を水平方向から鉛直方向上向きに変換する
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0044】

（付記９）
前記側面は、空気が水平方向に流れることを妨害する
ことを特徴とする付記１に記載の収納容器。

【0045】

（付記１０）
外気を収納容器内に導入するための集風部品であって、
前記収納容器を貫通する中空のヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、前記曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、
前記曲面は、上端が前記ヒートシンクの開口の中央を指向し、下端が前記ヒートシンクの外側方向を指向する
集風部品。

【0046】

（付記１１）
前記集風部品の前記曲面は、錐形を有しており、前記集風部品の前記曲面の上に、前記錐形の中心から放射状に配置された複数の側面を備え、前記複数の側面が、前記曲面を前記複数の領域に仕切っている
ことを特徴とする付記１０に記載の集風部品。

【0047】

（付記１２）
前記曲面は、空気の流れ方向を水平方向から鉛直方向上向きに変換する
ことを特徴とする付記１１に記載の集風部品。

【0048】

（付記１３）
前記側面は、空気が水平方向に流れることを妨害する
ことを特徴とする付記１０に記載の集風部品。

【0049】

以上、いくつかの実施の形態を参照して本開示を説明した。しかしながら、本開示は上記実施の形態に限定されない。各実施の形態は、適宜他の実施の形態と組み合わせることができる。また、上記実施形態の構成や詳細には、本開示のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0050】

本開示は、屋外に設置される機器の全般に利用できる。特に、地表付近よりも強い風が得られる高所（例えば、電波塔）に設置される電気機器や電子機器への利用が有効である。また、本開示は、都市部において整備が進められているスマートポール（屋外に設置される街路灯のようなポール状の設備にデジタルサイネージやエッジ・コンピューティング、移動体通信基地局などの機能を付加した機器のこと）に利用することが考えられる。

【符号の説明】

【0051】

１０ 収納容器
１００ 集風部品
１１０ 曲面
１２０ 側面
２００ ヒートシンク
２１０ 放熱フィン
３００ 筐体

【要約】

【課題】 風向きによらず、機器が収納される収納容器に、安定的な放熱効率を提供する。
【解決手段】 収納容器は、収納されている機器を防護するための筐体と、機器と熱的に接続され、筐体の上端から下端に至る中空部の表面上にフィンが設けられたヒートシンクと、外気をヒートシンクの中空部の下端における開口へ導入する集風部品と、を備え、集風部品は、ヒートシンクの下側に配置されて、より下方からより上方に向けて延設された曲面と、曲面を複数の領域に垂直方向に仕切る側面とを有し、曲面は、上端がヒートシンクにおける中空部の開口の中央を指向し、下端がヒートシンクの外側方向を指向する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】