冷却装置及び画像形成装置
【課題】ダクト上流側に屈曲部が設けられていても、ダクト下流側の空気流の流速を均一化して、流路抵抗を増大させずに冷却効率を高めることが可能な冷却装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】ダクト３１０は、定着部及びヒートパイプの位置や形状に応じて屈曲された形状に形成されており、一端に吸気口３１２が設けられ、他端に排気口３１４が設けられている。屈曲部３３０の下流に位置する送風流路３４０には、絞り構造３５０、送風装置３２０が配されており、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると共に、吸気口３１２から吸引された空気がダクト３１０内の送風流路３４０及び絞り構造３５０を通過して排気口３１４から排出される。下流には、冷却対象物３６０が挿入されており、空気流によって冷却される。絞り構造３５０は、下流側流路３４４における空気流の速度分布のムラを抑制して冷却対象物３６０に対する冷却効率を高める。
【解決手段】ダクト３１０は、定着部及びヒートパイプの位置や形状に応じて屈曲された形状に形成されており、一端に吸気口３１２が設けられ、他端に排気口３１４が設けられている。屈曲部３３０の下流に位置する送風流路３４０には、絞り構造３５０、送風装置３２０が配されており、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると共に、吸気口３１２から吸引された空気がダクト３１０内の送風流路３４０及び絞り構造３５０を通過して排気口３１４から排出される。下流には、冷却対象物３６０が挿入されており、空気流によって冷却される。絞り構造３５０は、下流側流路３４４における空気流の速度分布のムラを抑制して冷却対象物３６０に対する冷却効率を高める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はダクト内の冷却対象物を効率良く冷却する冷却装置及び冷却装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、ファクシミリ機能と複写機能を有する複合機等の画像形成装置では、機内の温度上昇が、機器の機能不全を引き起こすおそれがあるので、内部の熱源を冷却する冷却装置が搭載されている。
【０００３】
例えば、複写機などの画像形成装置においては、画像を記録媒体に定着する定着部からの熱伝達、現像部分の自己発熱などにより、画質の劣化、定着外の部位でのトナーの融着、紙のカールによる紙詰まり等が生じる。
【０００４】
このような熱による異常を防ぐため、発熱する部位に直接、もしくは発熱部位と熱伝達率の高い熱伝導体（ヒートパイプ）で接続された放熱フィン等に対してファンなどにより生じた空気流を供給する冷却装置を設けて冷却している。
【０００５】
また、冷却装置においては、例えば、(1)ファンの個数を減らすため、(2)機外からフレッシュエアを取り込むため、(3)確実な機外への排気を行うため、(4)余分な風の回りこみによるトナー飛散を防ぐためなど、様々な理由で機内(筐体内)にダクトを設置している。
【０００６】
例えば、冷却装置としては、複数の熱源に対して共通したメインダクトを配し、当該メインダクトに各熱源から熱せられたエアが流れ込むようなダクト構造にし、少ないファン数で機内の一様な温度低減を図るものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、他の冷却装置としては、熱源とヒートパイプで連結された放熱フィンが、ダクト内に配され、放熱フィンの前後に配されたファンからの送風によって、放熱フィンを冷却するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、別の冷却装置としては、少ないファンで効率的に冷却・排気を行うためにトンネル効果を利用し、上下方向の冷却流路を想定したレイアウトとした上で、ダクトによる絞込みによって冷却対象物に空気流を供給するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１〜３のいずれの場合も、機内にダクト構造を配しようとすると、機体サイズの低減化（小型化、省スペース化）などにより、ダクトの配置スペースが十分確保できないため、ダクト自体の流路は複雑な形状になり、吸気口から排気口に至るまでのダクト系路は、屈曲を繰り返すことになる。
【００１０】
しかしながら、冷却装置では、ダクトに屈曲部を設けることによりダクト内における流体抵抗が上がってファンの送風効率が低下してしまったり、更にダクト内の流れ（流速）にムラが出来て、ファンの送風効率が低下したりヒートパイプのフィンなどの冷却対象物に均一に空気流が当たらず、冷却効率が上がらないといった問題が生じている。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した冷却装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、送風流路に冷却対象物が配置されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる送風装置とを有する冷却装置において、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする。
（２）本発明は、前記絞り構造が、異なる曲率半径の曲面が連続形成されていることを特徴とする。
（３）本発明は、前記絞り構造が、前記ダクトの送風流路の内面に傾斜角の異なる複数の曲面もしくは平面が連続形成されていることを特徴とする。
（４）本発明は、記録媒体にトナー画像を転写、定着させる過程で発生した熱が伝導される冷却対象物と、該冷却対象物が挿入されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる冷却装置とを有する画像形成装置であって、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダクト上流側に屈曲部が設けられていてもダクト下流側の空気流の流速を均一化して流路抵抗を増大させずに冷却効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る冷却装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】画像形成装置の筐体の骨組構造及びダクト室を説明するための斜視図である。
【図３】画像形成装置に取り付けられた冷却装置を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図３に示す冷却装置のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図５】冷却装置の変形例１を模式的に示す縦断面図である。
【図６】変形例１のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図７】冷却装置の変形例２を模式的に示す縦断面図である。
【図８】変形例２のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図９】冷却装置の変形例３を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明による冷却装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す図である。なお、画像形成装置としては、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、ファクシミリ機能と複写機能を有する複合機等に適用することができる。
【００１７】
図１に示されるように、画像形成装置１０は、高速複合機であり、筐体１１内に、原稿を読取位置に搬送する自動原稿搬送装置１２と、原稿を読取るスキャナ部１３と、記録紙（記録媒体）にトナー画像（可視像）を形成する現像部１４と、スキャナ部１３によって読取られた画像データが担持されるとともに、画像データ上にトナーが転写される感光体１５と、感光体１５に転写されたトナー画像を記録紙に転写する転写部１６と、記録紙にトナー画像を熱定着するトナー定着部１７と、画像形成用の記録紙が収納され、現像部１４に記録紙を給紙する給紙部１８とを備えている。
【００１８】
本実施例では、スキャナ部１３、現像部１４、感光体１５、転写部１６およびトナー定着部１７が画像形成部を構成している。
【００１９】
図２に示されるように、筐体１１は、底板１９に起立された支柱２０と、これらを相互に連結する梁材２１とによって骨組が構成されている。筐体１１の背面側にダクト室２２が併設されており、それらの間には筐体１１の後側板２８が位置している。
【００２０】
ダクト室２２内には、冷却装置３００が配置されている。また、ダクト室２２は、前側が筐体１１の後側板２８により画成され、後側がダクト室２２の外装カバー２９によって覆われている。筐体１１の後側板２８に設けられた設置孔３０には、定着部１７から排紙された転写紙を冷却するヒートパイプ３２が挿通されている。また、ヒートパイプ３２はトナー定着部１７から排紙される記録紙を冷却する際に記録紙に摺接して回転するように取り付けられている。
さらに、ヒートパイプ３２の後側端部には、ダクト室２２内に配置された冷却装置３００によって冷却される放熱フィン（冷却対象物）が取付けられている。
【００２１】
ここで、冷却装置３００の構成について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、冷却装置３００は、ダクト３１０と、送風装置３２０と、絞り構造３５０とを有する。ダクト３１０は、定着部１７及びヒートパイプ３２等の位置や形状に応じて屈曲された形状に形成されており、一端に吸気口３１２が設けられ、他端に排気口３１４が設けられている。また、吸気口３１２から排気口３１４に至る流路には、L字状に直角に曲げられた屈曲部３３０が設けられている。この屈曲部３３０は、周辺機器との位置関係によって複数箇所に設けることが多いが、本実施例においては説明の便宜上、１箇所のみ設けた構成を例示して説明する。
【００２３】
屈曲部３３０の下流に位置する送風流路３４０には、絞り構造３５０、送風装置３２０が配されており、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると共に、吸気口３１２から吸引された空気がダクト３１０内の送風流路３４０及び絞り構造３５０を通過して排気口３１４から排出される。さらに、送風装置３２０の下流の流路には、冷却対象物３６０が挿入されている。尚、本実施例において、冷却対象物３６０は、例えば、定着部１７の排紙側のローラに結合されたヒートパイプ３２（図２参照）の放熱フィンである。
【００２４】
ダクト３１０内の送風流路３４０においては、吸気口３１２から流入した空気流は屈曲部３３０を通るとき、次のような流れになる。内側角部３３４付近の空気流Ｆａは、内側角部３３４の形状に則して流れるのではなく、内側角部３３４で一旦剥がれて対向するダクト内壁に衝突した後、外側角部３３２から壁沿いに流れてきた空気流Ｆｂと合流し９０度方向転換して流れるため、流路３４０を流れる空気流の速度分布が一定で無くなる。すなわち、屈曲部３３０を通過した空気流は、内側角部３３４付近の剥がれのため外側部分に寄せられるため、空気流Ｆａと外側角部３３２付近の空気流Ｆｂとでは、流速が異なる。よって、吸気口３１２では一様だった流れが、屈曲部３３０を通過した後は、内側角部３３４の空気流Ｆａは、流速が遅くなり、一方、外側角部３３２付近の空気流Ｆｂは、流速が速くなる。
【００２５】
このように、送風流路３４０の上流側流路３４２を流れる空気流の速度分布が不規則的に変動する場合、ダクト３１０の下流側流路３４４内に配された冷却対象物３６０を冷却する空気流にも流速にムラが生じ、冷却対象物３６０に対する冷却効率が一定しないといった問題が生じる。
【００２６】
そこで、本実施例では、上流側流路３４２と下流側流路３４４との間に絞り構造３５０を設ける構成とすることにより、下流側流路３４４における空気流の速度分布のムラを抑制して冷却対象物３６０に対する冷却効率を高めている。
【００２７】
ここで、図４を参照して絞り構造３５０の構成について説明する。図４に示されるように、絞り構造３５０は、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の流路断面積Ｓ２よりも徐々に流路断面積が小さくなるように、ダクト３１０の下側内壁及び上側内壁を傾斜させた上流側絞り部分３７０と、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０と、下流（Ｘ方向）に向かって最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１よりも徐々に流路断面積が大きくなるように、ダクト３１０の下側内壁及び上側内壁を傾斜させた下流側絞り部分３９０とを有する。
【００２８】
ダクト３１０の流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０であり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０であり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０である。
【００２９】
上流側絞り部分３７０と下流側絞り部分３９０とは、最小開口部３８０を中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、最小開口部３８０は上流側絞り部分３７０と下流側絞り部分３９０とが接続された三角形状の頂部により形成されている。
【００３０】
本実施例の絞り構造３５０では、上流側絞り部分３７０のＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０のＸ方向の長さをＬ２、上流側流路３４２及び下流側流路３４４に対する最小開口部３８０の高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は以下のように設定される。
【００３１】
絞り最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０の上流及び下流側絞り部分３９０の下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０の流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０の流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０と上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０、下流側絞り部分３９０の長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはその逆、Ｌ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００３２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０を用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０の上流及び下流側絞り部分３９０の長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０の高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０の空気流量が９％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は５％上昇することが分かった。
【００３３】
すなわち、絞り構造３５０においては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０から最小開口部３８０までの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０から下流側絞り部分３９０を通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００３４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０の下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
【００３５】
ここで、変形例について説明する。
（変形例１）
図５は冷却装置の変形例１を模式的に示す縦断面図である。図６は変形例１のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。尚、図５、図６において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００３６】
図５及び図６に示されるように、変形例１の冷却装置３００Ａは、ダクト３１０Ａの送風流路３４０Ａに曲線が連続する絞り構造３５０Ａが設けられている。絞り構造３５０Ａは、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の断面積Ｓ２よりも徐々に断面積が小さくなるように、ダクト３１０Ａの下側内壁及び上側内壁を曲線状に絞る上流側絞り部分３７０Ａと、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０Ａと、下流（Ｘ方向）に向かって最小開口部３８０Ａの流路断面積Ｓ１よりも徐々に断面積が大きくなるように、ダクト３１０Ａの下側内壁及び上側内壁を曲線状に広げた下流側絞り部分３９０Ａとを有する。
【００３７】
ダクト３１０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０Ａであり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０Ａであり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０Ａである。本変形例１では、上記上流側絞り部分３７０Ａ、最小開口部３８０Ａ、下流側絞り部分３９０Ａは、それぞれ連続する曲線形状に形成されており、空気流を滑らかな流れにガイドすることができる。
【００３８】
すなわち、絞り構造３５０Ａでは、上記実施例の直線状部分及び角部が曲線状に形成されており、上流側絞り部分３７０Ａは、外側に湾曲した曲率半径ｒ１の曲線Ｒ１と、内側に湾曲した曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２とを連続形成した曲面を有する。最小開口部３８０Ａは、曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２による最小径の曲面を有する。下流側絞り部分３９０Ａは、内側に湾曲した曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２と、外側に湾曲した曲率半径ｒ３の曲線Ｒ３とを連続形成した曲面を有する。
【００３９】
上流側絞り部分３７０Ａと下流側絞り部分３９０Ａとは、最小開口部３８０Ａを中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、最小開口部３８０Ａは上流側絞り部分３７０Ａと下流側絞り部分３９０Ａとが接続された曲線形状の頂部により形成されている。上記曲率半径ｒ１、ｒ２、ｒ３としては、例えば、ｒ１：ｒ２：ｒ３＝１：１：１となるように設定されることが望ましい。
【００４０】
本変形例１の絞り構造３５０Ａでは、上流側絞り部分３７０ＡのＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０ＡのＸ方向の長さをＬ２、最小開口部３８０Ａと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は上記実施例の場合と同様に設定される。
【００４１】
すなわち、絞り最小開口部３８０Ａの流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０Ａの上流及び下流側絞り部分３９０Ａの下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０Ａと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ａ、下流側絞り部分３９０Ａの長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはＬ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００４２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０Ａを用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０Ａの断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０Ａの上流及び下流側絞り部分３９０Ａの長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０Ａの高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０Ａの空気流量が１２％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は７％上昇することが分かった。
【００４３】
すなわち、絞り構造３５０Ａにおいては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０Ａから最小開口部３８０Ａまでの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０Ａから下流側絞り部分３９０Ａを通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００４４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が流路断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０Ａの下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
（変形例２）
図７は冷却装置の変形例２を模式的に示す縦断面図である。図８は変形例２のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。尚、図７、図８において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００４５】
図７及び図８に示されるように、変形例２の冷却装置３００Ｂは、ダクト３１０Ｂの送風流路３４０Ｂに直線状の傾斜面が角度を変えながら連続する絞り構造３５０Ｂが設けられている。絞り構造３５０Ｂは、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の断面積Ｓ２よりも徐々に断面積が小さくなるように、ダクト３１０Ｂの下側内壁及び上側内壁を直線状に段階的に絞る上流側絞り部分３７０Ｂと、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０Ｂと、下流（Ｘ方向）に向かって上最小開口部３８０Ｂの流路断面積Ｓ１よりも徐々に断面積が大きくなるように、ダクト３１０Ｂの下側内壁及び上側内壁を段階的に広げた下流側絞り部分３９０Ｂとを有する。
【００４６】
ダクト３１０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０Ｂであり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０Ｂであり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０Ｂである。上流側絞り部分３７０Ｂ、最小開口部３８０Ｂ、下流側絞り部分３９０Ｂは、それぞれ連続する直線状部分または曲線部分からなる接続部分Ｌａ〜Ｌｅにより形成されており、空気流を滑らかな流れにガイドすることができる。
【００４７】
本変形例２では、５箇所の接続部分Ｌａ〜Ｌｅがそれぞれ流路延在方向（Ｘ方向）に対する角度を少しずつ変えながら連続する絞り構造３５０Ｂを構成している。すなわち、上流側絞り部分３７０Ｂは、接続部分Ｌａ、Ｌｂにより形成され、最小開口部３８０Ｂは接続部分Ｌｃにより形成され、下流側絞り部分３９０Ｂは、接続部分Ｌｄ、Ｌｅにより形成される。また、上流側絞り部分３７０Ｂの接続部分Ｌａの流路延在方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度θａ、接続部分Ｌｂの傾斜角度θｂは、θａ＜θｂの関係にある。下流側絞り部分３９０Ｂの接続部分Ｌｄの流路延在方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度θｄ、接続部分Ｌｅの傾斜角度θｅは、θｅ＜θｄの関係にある。尚、最小開口部３８０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）に対する角度は、ゼロである。
【００４８】
絞り構造３５０Ｂは、上流側絞り部分３７０Ｂと下流側絞り部分３９０Ｂとが、最小開口部３８０Ｂを中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、且つ最小開口部３８０Ｂは水平方向に延在する壁面により形成されている。そのため、絞り構造３５０Ｂは、中心部分が台形状に形成されている。
【００４９】
また、接続部分Ｌａ〜Ｌｅの流路延在方向（Ｘ方向）の長さは、例えば、Ｌａ：Ｌｂ：Ｌｃ：Ｌｄ：Ｌｅ＝１：１：１：１：１となるように設定されることが望ましい。
【００５０】
本変形例２の絞り構造３５０Ｂでは、上流側絞り部分３７０ＢのＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０ＢのＸ方向の長さをＬ２、最小開口部３８０Ｂと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は上記実施例の場合と同様に設定される。
【００５１】
すなわち、絞り最小開口部３８０Ｂの流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０Ｂの上流及び下流側絞り部分３９０Ｂの下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０Ｂと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ｂ、下流側絞り部分３９０Ｂの長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはＬ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００５２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０Ｂを用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０Ｂの断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０Ｂの上流及び下流側絞り部分３９０Ｂの長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０の高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０Ｂの空気流量が１１％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は６％上昇することが分かった。
【００５３】
すなわち、絞り構造３５０Ｂにおいては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０Ｂから最小開口部３８０Ｂまでの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０Ｂから下流側絞り部分３９０Ｂを通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００５４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が流路断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０Ｂの下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及びから効率良く奪うことができる。
（変形例３）
図９は冷却装置の変形例３を模式的に示す縦断面図である。尚、図９において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００５５】
図９に示されるように、変形例３の冷却装置３００Ｃは、ダクト３１０Ｃの上流側流路３４２が上記実施例や変形例１，２の場合よりも長く形成されており、上流側流路３４２には送風装置３２０が設けられている。送風装置３２０の下流側には、上記実施例の絞り構造３５０と同様な絞り構造３５０Cが配され、且つ絞り構造３５０Cの下流側流路３４４には、冷却対象物３６０が配されている。
【００５６】
従って、冷却装置３００Ｃでは、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると、ダクト３１０Ｃの一端に設けられた吸気口３１２から吸引された空気流が屈曲部３３０を通過して上流側流路３４２に至り、さらにファン３２２により絞り構造３５０Cの流路３４０に流入される。そして、ファン３２２からの空気流は、絞り構造３５０Cを通過して冷却対象物３６０の周囲を通過しながら冷却対象物３６０の熱を奪って排気口３１４より排出される。
【００５７】
絞り構造３５０Cを通過する空気流は、上流側絞り部分３７０から最小開口部３８０までの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０から下流側絞り部分３９０を通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。そのため、絞り構造３５０Cの下流に配置された冷却対象物３６０は、効率良く冷却される。よって、送風装置３２０が冷却対象物３６０から離れた場所に設けられた場合でも、冷却対象物３６０の上流側に絞り構造３５０Cを設けることにより、定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
上記実施例では、冷却対象物３６０として冷却装置３００を定着部１７から排紙された記録媒体Ｐの温度を低下させるためのヒートパイプ３２の放熱フィンを例に挙げて説明したが、これに限らず、ヒートパイプ以外の熱伝導部材を冷却する場合にも本発明を適用することができるのは、勿論である。
【００５９】
また、画像形成装置１０の定着部１７から排紙された記録媒体の熱以外の発熱部（例えば、現像部８０など）を冷却する場合にも本発明を適用することができるのは、勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 画像形成装置
１１ 筐体
１２ 自動原稿搬送装置
１３ スキャナ部
１４ 現像部
１５ 感光体
１６ 転写部
１７ トナー定着部
１８ 給紙部
１９ 底板
２０ 支柱
２１ 梁材
２２ ダクト室
２８ 後側板
２９ 外装カバー
３２ ヒートパイプ
３００、３００Ａ〜３００Ｃ 冷却装置
３１０、３１０Ａ〜３１０Ｃ ダクト
３２０ 送風装置
３２２ ファン
３３０ 屈曲部
３１２ 吸気口
３１４ 排気口
３３０ 屈曲部
３４０、３４０Ａ〜３４０Ｃ 送風流路
３４２ 上流側流路
３４４ 下流側流路
３５０、３５０Ａ〜３５０Ｃ 絞り構造
３６０ 冷却対象物
３７０、３７０Ａ〜３７０Ｃ 上流側絞り部分
３８０、３８０Ａ〜３８０Ｃ 最小開口部
３９０、３９０Ａ〜３９０Ｃ 下流側絞り部分
Ｌａ〜Ｌｅ 接続部分
Ｓ１、Ｓ２ 流路断面積
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００３−２０８０６５
【特許文献２】特開２００７−０４１５４１
【特許文献３】特開２００５−０４３５７９
【技術分野】
【０００１】
本発明はダクト内の冷却対象物を効率良く冷却する冷却装置及び冷却装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、ファクシミリ機能と複写機能を有する複合機等の画像形成装置では、機内の温度上昇が、機器の機能不全を引き起こすおそれがあるので、内部の熱源を冷却する冷却装置が搭載されている。
【０００３】
例えば、複写機などの画像形成装置においては、画像を記録媒体に定着する定着部からの熱伝達、現像部分の自己発熱などにより、画質の劣化、定着外の部位でのトナーの融着、紙のカールによる紙詰まり等が生じる。
【０００４】
このような熱による異常を防ぐため、発熱する部位に直接、もしくは発熱部位と熱伝達率の高い熱伝導体（ヒートパイプ）で接続された放熱フィン等に対してファンなどにより生じた空気流を供給する冷却装置を設けて冷却している。
【０００５】
また、冷却装置においては、例えば、(1)ファンの個数を減らすため、(2)機外からフレッシュエアを取り込むため、(3)確実な機外への排気を行うため、(4)余分な風の回りこみによるトナー飛散を防ぐためなど、様々な理由で機内(筐体内)にダクトを設置している。
【０００６】
例えば、冷却装置としては、複数の熱源に対して共通したメインダクトを配し、当該メインダクトに各熱源から熱せられたエアが流れ込むようなダクト構造にし、少ないファン数で機内の一様な温度低減を図るものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、他の冷却装置としては、熱源とヒートパイプで連結された放熱フィンが、ダクト内に配され、放熱フィンの前後に配されたファンからの送風によって、放熱フィンを冷却するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
また、別の冷却装置としては、少ないファンで効率的に冷却・排気を行うためにトンネル効果を利用し、上下方向の冷却流路を想定したレイアウトとした上で、ダクトによる絞込みによって冷却対象物に空気流を供給するものがある（例えば、特許文献３参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１〜３のいずれの場合も、機内にダクト構造を配しようとすると、機体サイズの低減化（小型化、省スペース化）などにより、ダクトの配置スペースが十分確保できないため、ダクト自体の流路は複雑な形状になり、吸気口から排気口に至るまでのダクト系路は、屈曲を繰り返すことになる。
【００１０】
しかしながら、冷却装置では、ダクトに屈曲部を設けることによりダクト内における流体抵抗が上がってファンの送風効率が低下してしまったり、更にダクト内の流れ（流速）にムラが出来て、ファンの送風効率が低下したりヒートパイプのフィンなどの冷却対象物に均一に空気流が当たらず、冷却効率が上がらないといった問題が生じている。
【００１１】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した冷却装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
（１）本発明は、送風流路に冷却対象物が配置されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる送風装置とを有する冷却装置において、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする。
（２）本発明は、前記絞り構造が、異なる曲率半径の曲面が連続形成されていることを特徴とする。
（３）本発明は、前記絞り構造が、前記ダクトの送風流路の内面に傾斜角の異なる複数の曲面もしくは平面が連続形成されていることを特徴とする。
（４）本発明は、記録媒体にトナー画像を転写、定着させる過程で発生した熱が伝導される冷却対象物と、該冷却対象物が挿入されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる冷却装置とを有する画像形成装置であって、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ダクト上流側に屈曲部が設けられていてもダクト下流側の空気流の流速を均一化して流路抵抗を増大させずに冷却効率を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る冷却装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】画像形成装置の筐体の骨組構造及びダクト室を説明するための斜視図である。
【図３】画像形成装置に取り付けられた冷却装置を模式的に示す縦断面図である。
【図４】図３に示す冷却装置のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図５】冷却装置の変形例１を模式的に示す縦断面図である。
【図６】変形例１のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図７】冷却装置の変形例２を模式的に示す縦断面図である。
【図８】変形例２のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。
【図９】冷却装置の変形例３を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明による冷却装置を備えた画像形成装置の一実施例の概略構成を示す図である。なお、画像形成装置としては、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、ファクシミリ機能と複写機能を有する複合機等に適用することができる。
【００１７】
図１に示されるように、画像形成装置１０は、高速複合機であり、筐体１１内に、原稿を読取位置に搬送する自動原稿搬送装置１２と、原稿を読取るスキャナ部１３と、記録紙（記録媒体）にトナー画像（可視像）を形成する現像部１４と、スキャナ部１３によって読取られた画像データが担持されるとともに、画像データ上にトナーが転写される感光体１５と、感光体１５に転写されたトナー画像を記録紙に転写する転写部１６と、記録紙にトナー画像を熱定着するトナー定着部１７と、画像形成用の記録紙が収納され、現像部１４に記録紙を給紙する給紙部１８とを備えている。
【００１８】
本実施例では、スキャナ部１３、現像部１４、感光体１５、転写部１６およびトナー定着部１７が画像形成部を構成している。
【００１９】
図２に示されるように、筐体１１は、底板１９に起立された支柱２０と、これらを相互に連結する梁材２１とによって骨組が構成されている。筐体１１の背面側にダクト室２２が併設されており、それらの間には筐体１１の後側板２８が位置している。
【００２０】
ダクト室２２内には、冷却装置３００が配置されている。また、ダクト室２２は、前側が筐体１１の後側板２８により画成され、後側がダクト室２２の外装カバー２９によって覆われている。筐体１１の後側板２８に設けられた設置孔３０には、定着部１７から排紙された転写紙を冷却するヒートパイプ３２が挿通されている。また、ヒートパイプ３２はトナー定着部１７から排紙される記録紙を冷却する際に記録紙に摺接して回転するように取り付けられている。
さらに、ヒートパイプ３２の後側端部には、ダクト室２２内に配置された冷却装置３００によって冷却される放熱フィン（冷却対象物）が取付けられている。
【００２１】
ここで、冷却装置３００の構成について説明する。
【００２２】
図３に示されるように、冷却装置３００は、ダクト３１０と、送風装置３２０と、絞り構造３５０とを有する。ダクト３１０は、定着部１７及びヒートパイプ３２等の位置や形状に応じて屈曲された形状に形成されており、一端に吸気口３１２が設けられ、他端に排気口３１４が設けられている。また、吸気口３１２から排気口３１４に至る流路には、L字状に直角に曲げられた屈曲部３３０が設けられている。この屈曲部３３０は、周辺機器との位置関係によって複数箇所に設けることが多いが、本実施例においては説明の便宜上、１箇所のみ設けた構成を例示して説明する。
【００２３】
屈曲部３３０の下流に位置する送風流路３４０には、絞り構造３５０、送風装置３２０が配されており、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると共に、吸気口３１２から吸引された空気がダクト３１０内の送風流路３４０及び絞り構造３５０を通過して排気口３１４から排出される。さらに、送風装置３２０の下流の流路には、冷却対象物３６０が挿入されている。尚、本実施例において、冷却対象物３６０は、例えば、定着部１７の排紙側のローラに結合されたヒートパイプ３２（図２参照）の放熱フィンである。
【００２４】
ダクト３１０内の送風流路３４０においては、吸気口３１２から流入した空気流は屈曲部３３０を通るとき、次のような流れになる。内側角部３３４付近の空気流Ｆａは、内側角部３３４の形状に則して流れるのではなく、内側角部３３４で一旦剥がれて対向するダクト内壁に衝突した後、外側角部３３２から壁沿いに流れてきた空気流Ｆｂと合流し９０度方向転換して流れるため、流路３４０を流れる空気流の速度分布が一定で無くなる。すなわち、屈曲部３３０を通過した空気流は、内側角部３３４付近の剥がれのため外側部分に寄せられるため、空気流Ｆａと外側角部３３２付近の空気流Ｆｂとでは、流速が異なる。よって、吸気口３１２では一様だった流れが、屈曲部３３０を通過した後は、内側角部３３４の空気流Ｆａは、流速が遅くなり、一方、外側角部３３２付近の空気流Ｆｂは、流速が速くなる。
【００２５】
このように、送風流路３４０の上流側流路３４２を流れる空気流の速度分布が不規則的に変動する場合、ダクト３１０の下流側流路３４４内に配された冷却対象物３６０を冷却する空気流にも流速にムラが生じ、冷却対象物３６０に対する冷却効率が一定しないといった問題が生じる。
【００２６】
そこで、本実施例では、上流側流路３４２と下流側流路３４４との間に絞り構造３５０を設ける構成とすることにより、下流側流路３４４における空気流の速度分布のムラを抑制して冷却対象物３６０に対する冷却効率を高めている。
【００２７】
ここで、図４を参照して絞り構造３５０の構成について説明する。図４に示されるように、絞り構造３５０は、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の流路断面積Ｓ２よりも徐々に流路断面積が小さくなるように、ダクト３１０の下側内壁及び上側内壁を傾斜させた上流側絞り部分３７０と、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０と、下流（Ｘ方向）に向かって最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１よりも徐々に流路断面積が大きくなるように、ダクト３１０の下側内壁及び上側内壁を傾斜させた下流側絞り部分３９０とを有する。
【００２８】
ダクト３１０の流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０であり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０であり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０である。
【００２９】
上流側絞り部分３７０と下流側絞り部分３９０とは、最小開口部３８０を中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、最小開口部３８０は上流側絞り部分３７０と下流側絞り部分３９０とが接続された三角形状の頂部により形成されている。
【００３０】
本実施例の絞り構造３５０では、上流側絞り部分３７０のＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０のＸ方向の長さをＬ２、上流側流路３４２及び下流側流路３４４に対する最小開口部３８０の高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は以下のように設定される。
【００３１】
絞り最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０の上流及び下流側絞り部分３９０の下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０の流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０の流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０と上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０、下流側絞り部分３９０の長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはその逆、Ｌ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００３２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０を用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０の流路断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０の上流及び下流側絞り部分３９０の長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０の高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０の空気流量が９％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は５％上昇することが分かった。
【００３３】
すなわち、絞り構造３５０においては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０から最小開口部３８０までの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０から下流側絞り部分３９０を通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００３４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０の下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
【００３５】
ここで、変形例について説明する。
（変形例１）
図５は冷却装置の変形例１を模式的に示す縦断面図である。図６は変形例１のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。尚、図５、図６において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００３６】
図５及び図６に示されるように、変形例１の冷却装置３００Ａは、ダクト３１０Ａの送風流路３４０Ａに曲線が連続する絞り構造３５０Ａが設けられている。絞り構造３５０Ａは、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の断面積Ｓ２よりも徐々に断面積が小さくなるように、ダクト３１０Ａの下側内壁及び上側内壁を曲線状に絞る上流側絞り部分３７０Ａと、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０Ａと、下流（Ｘ方向）に向かって最小開口部３８０Ａの流路断面積Ｓ１よりも徐々に断面積が大きくなるように、ダクト３１０Ａの下側内壁及び上側内壁を曲線状に広げた下流側絞り部分３９０Ａとを有する。
【００３７】
ダクト３１０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０Ａであり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０Ａであり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０Ａである。本変形例１では、上記上流側絞り部分３７０Ａ、最小開口部３８０Ａ、下流側絞り部分３９０Ａは、それぞれ連続する曲線形状に形成されており、空気流を滑らかな流れにガイドすることができる。
【００３８】
すなわち、絞り構造３５０Ａでは、上記実施例の直線状部分及び角部が曲線状に形成されており、上流側絞り部分３７０Ａは、外側に湾曲した曲率半径ｒ１の曲線Ｒ１と、内側に湾曲した曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２とを連続形成した曲面を有する。最小開口部３８０Ａは、曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２による最小径の曲面を有する。下流側絞り部分３９０Ａは、内側に湾曲した曲率半径ｒ２の曲線Ｒ２と、外側に湾曲した曲率半径ｒ３の曲線Ｒ３とを連続形成した曲面を有する。
【００３９】
上流側絞り部分３７０Ａと下流側絞り部分３９０Ａとは、最小開口部３８０Ａを中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、最小開口部３８０Ａは上流側絞り部分３７０Ａと下流側絞り部分３９０Ａとが接続された曲線形状の頂部により形成されている。上記曲率半径ｒ１、ｒ２、ｒ３としては、例えば、ｒ１：ｒ２：ｒ３＝１：１：１となるように設定されることが望ましい。
【００４０】
本変形例１の絞り構造３５０Ａでは、上流側絞り部分３７０ＡのＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０ＡのＸ方向の長さをＬ２、最小開口部３８０Ａと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は上記実施例の場合と同様に設定される。
【００４１】
すなわち、絞り最小開口部３８０Ａの流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０Ａの上流及び下流側絞り部分３９０Ａの下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０Ａの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０Ａと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ａ、下流側絞り部分３９０Ａの長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはＬ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００４２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０Ａを用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０Ａの断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０Ａの上流及び下流側絞り部分３９０Ａの長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０Ａの高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０Ａの空気流量が１２％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は７％上昇することが分かった。
【００４３】
すなわち、絞り構造３５０Ａにおいては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０Ａから最小開口部３８０Ａまでの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０Ａから下流側絞り部分３９０Ａを通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００４４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が流路断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０Ａの下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
（変形例２）
図７は冷却装置の変形例２を模式的に示す縦断面図である。図８は変形例２のダクト構造を拡大して示す縦断面図である。尚、図７、図８において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００４５】
図７及び図８に示されるように、変形例２の冷却装置３００Ｂは、ダクト３１０Ｂの送風流路３４０Ｂに直線状の傾斜面が角度を変えながら連続する絞り構造３５０Ｂが設けられている。絞り構造３５０Ｂは、下流（Ｘ方向）に向かって上流側流路３４２の断面積Ｓ２よりも徐々に断面積が小さくなるように、ダクト３１０Ｂの下側内壁及び上側内壁を直線状に段階的に絞る上流側絞り部分３７０Ｂと、流路断面積が最も絞られた最小開口部３８０Ｂと、下流（Ｘ方向）に向かって上最小開口部３８０Ｂの流路断面積Ｓ１よりも徐々に断面積が大きくなるように、ダクト３１０Ｂの下側内壁及び上側内壁を段階的に広げた下流側絞り部分３９０Ｂとを有する。
【００４６】
ダクト３１０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）において、絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲が上流側絞り部分３７０Ｂであり、最小絞り位置Ｐ２が最小開口部３８０Ｂであり、最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲が下流側絞り部分３９０Ｂである。上流側絞り部分３７０Ｂ、最小開口部３８０Ｂ、下流側絞り部分３９０Ｂは、それぞれ連続する直線状部分または曲線部分からなる接続部分Ｌａ〜Ｌｅにより形成されており、空気流を滑らかな流れにガイドすることができる。
【００４７】
本変形例２では、５箇所の接続部分Ｌａ〜Ｌｅがそれぞれ流路延在方向（Ｘ方向）に対する角度を少しずつ変えながら連続する絞り構造３５０Ｂを構成している。すなわち、上流側絞り部分３７０Ｂは、接続部分Ｌａ、Ｌｂにより形成され、最小開口部３８０Ｂは接続部分Ｌｃにより形成され、下流側絞り部分３９０Ｂは、接続部分Ｌｄ、Ｌｅにより形成される。また、上流側絞り部分３７０Ｂの接続部分Ｌａの流路延在方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度θａ、接続部分Ｌｂの傾斜角度θｂは、θａ＜θｂの関係にある。下流側絞り部分３９０Ｂの接続部分Ｌｄの流路延在方向（Ｘ方向）に対する傾斜角度θｄ、接続部分Ｌｅの傾斜角度θｅは、θｅ＜θｄの関係にある。尚、最小開口部３８０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）に対する角度は、ゼロである。
【００４８】
絞り構造３５０Ｂは、上流側絞り部分３７０Ｂと下流側絞り部分３９０Ｂとが、最小開口部３８０Ｂを中心に流路延在方向にほぼ対称となるように形成されており、且つ最小開口部３８０Ｂは水平方向に延在する壁面により形成されている。そのため、絞り構造３５０Ｂは、中心部分が台形状に形成されている。
【００４９】
また、接続部分Ｌａ〜Ｌｅの流路延在方向（Ｘ方向）の長さは、例えば、Ｌａ：Ｌｂ：Ｌｃ：Ｌｄ：Ｌｅ＝１：１：１：１：１となるように設定されることが望ましい。
【００５０】
本変形例２の絞り構造３５０Ｂでは、上流側絞り部分３７０ＢのＸ方向の長さをＬ１、下流側絞り部分３９０ＢのＸ方向の長さをＬ２、最小開口部３８０Ｂと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法をＨとすると、各寸法の比率は上記実施例の場合と同様に設定される。
【００５１】
すなわち、絞り最小開口部３８０Ｂの流路断面積Ｓ１は、上流側絞り部分３７０Ｂの上流及び下流側絞り部分３９０Ｂの下流の流路断面積Ｓ２の５０％〜７５％（１／２乃至３／４）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ１、及び下流側絞り部分３９０Ｂの流路延在方向（Ｘ方向）の長さＬ２は、最小開口部３８０Ｂと上流側流路３４２及び下流側流路３４４との高さ寸法Ｈの２倍〜４倍（２×Ｈ乃至４×Ｈ）に設定されることが望ましい。また、上流側絞り部分３７０Ｂ、下流側絞り部分３９０Ｂの長さＬ１、Ｌ２は、Ｌ１≒Ｌ２であれば良いので、例えば、Ｌ１＝２Ｈ、Ｌ２＝４Ｈとしても良いし、あるいはＬ１＝４Ｈ、Ｌ２＝２Ｈとしても良い。
【００５２】
上記条件を満足するように構成された絞り構造３５０Ｂを用いて送風実験を行なったところ、以下のような実験結果が得られた。例えば、絞り最小開口部３８０Ｂの断面積Ｓ１を流路断面積Ｓ２の６０％となるように設定すると共に、上流側絞り部分３７０Ｂの上流及び下流側絞り部分３９０Ｂの長さＬ１、Ｌ２を最小開口部３８０の高さＨの２倍（２×Ｈ）に設定した場合、絞りを設けない場合に対して送風流路３４０Ｂの空気流量が１１％上昇し、冷却対象物３６０の排熱量は６％上昇することが分かった。
【００５３】
すなわち、絞り構造３５０Ｂにおいては、屈曲部３３０から上流側流路３４２に流入する空気流の流速が、流路断面積Ｓ２で一定でない場合でも、上流側絞り部分３７０Ｂから最小開口部３８０Ｂまでの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０Ｂから下流側絞り部分３９０Ｂを通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。
【００５４】
そのため、下流側流路３４４に配された冷却対象物３６０に吹き付けられる空気流は、流速が流路断面積Ｓ２内で均一化されるため、冷却対象物３６０の表面のどの部分も同じように冷却して流路抵抗を増大させずに冷却効率を向上させることが可能になる。よって、ダクト３１０Ｂの下流側流路３４４内では、上流に屈曲部３３０が設けられていても定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及びから効率良く奪うことができる。
（変形例３）
図９は冷却装置の変形例３を模式的に示す縦断面図である。尚、図９において、前述した上記実施例と同一部分には同一符合を付してその説明を省略する。
【００５５】
図９に示されるように、変形例３の冷却装置３００Ｃは、ダクト３１０Ｃの上流側流路３４２が上記実施例や変形例１，２の場合よりも長く形成されており、上流側流路３４２には送風装置３２０が設けられている。送風装置３２０の下流側には、上記実施例の絞り構造３５０と同様な絞り構造３５０Cが配され、且つ絞り構造３５０Cの下流側流路３４４には、冷却対象物３６０が配されている。
【００５６】
従って、冷却装置３００Ｃでは、送風装置３２０のファン３２２が回転駆動されると、ダクト３１０Ｃの一端に設けられた吸気口３１２から吸引された空気流が屈曲部３３０を通過して上流側流路３４２に至り、さらにファン３２２により絞り構造３５０Cの流路３４０に流入される。そして、ファン３２２からの空気流は、絞り構造３５０Cを通過して冷却対象物３６０の周囲を通過しながら冷却対象物３６０の熱を奪って排気口３１４より排出される。
【００５７】
絞り構造３５０Cを通過する空気流は、上流側絞り部分３７０から最小開口部３８０までの間（絞り開始位置Ｐ１から最小絞り位置Ｐ２までの範囲）を通過する過程で流速が加速され、さらに最小開口部３８０から下流側絞り部分３９０を通過する間（最小絞り位置Ｐ２から絞り終了位置Ｐ３までの範囲）に流速が減速されながら整流されて流速分布が均一化される。そのため、絞り構造３５０Cの下流に配置された冷却対象物３６０は、効率良く冷却される。よって、送風装置３２０が冷却対象物３６０から離れた場所に設けられた場合でも、冷却対象物３６０の上流側に絞り構造３５０Cを設けることにより、定着部１７から排紙された記録媒体の熱をヒートパイプ３２及び冷却対象物３６０から効率良く奪うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
上記実施例では、冷却対象物３６０として冷却装置３００を定着部１７から排紙された記録媒体Ｐの温度を低下させるためのヒートパイプ３２の放熱フィンを例に挙げて説明したが、これに限らず、ヒートパイプ以外の熱伝導部材を冷却する場合にも本発明を適用することができるのは、勿論である。
【００５９】
また、画像形成装置１０の定着部１７から排紙された記録媒体の熱以外の発熱部（例えば、現像部８０など）を冷却する場合にも本発明を適用することができるのは、勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 画像形成装置
１１ 筐体
１２ 自動原稿搬送装置
１３ スキャナ部
１４ 現像部
１５ 感光体
１６ 転写部
１７ トナー定着部
１８ 給紙部
１９ 底板
２０ 支柱
２１ 梁材
２２ ダクト室
２８ 後側板
２９ 外装カバー
３２ ヒートパイプ
３００、３００Ａ〜３００Ｃ 冷却装置
３１０、３１０Ａ〜３１０Ｃ ダクト
３２０ 送風装置
３２２ ファン
３３０ 屈曲部
３１２ 吸気口
３１４ 排気口
３３０ 屈曲部
３４０、３４０Ａ〜３４０Ｃ 送風流路
３４２ 上流側流路
３４４ 下流側流路
３５０、３５０Ａ〜３５０Ｃ 絞り構造
３６０ 冷却対象物
３７０、３７０Ａ〜３７０Ｃ 上流側絞り部分
３８０、３８０Ａ〜３８０Ｃ 最小開口部
３９０、３９０Ａ〜３９０Ｃ 下流側絞り部分
Ｌａ〜Ｌｅ 接続部分
Ｓ１、Ｓ２ 流路断面積
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２００３−２０８０６５
【特許文献２】特開２００７−０４１５４１
【特許文献３】特開２００５−０４３５７９
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風流路に冷却対象物が配置されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる送風装置とを有する冷却装置において、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記絞り構造は、異なる曲率半径の曲面が連続形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記絞り構造は、前記ダクトの送風流路の内面に傾斜角の異なる複数の曲面もしくは平面が連続形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
記録媒体にトナー画像を転写、定着させる過程で発生した熱が伝導される冷却対象物と、該冷却対象物が挿入されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる冷却装置とを有する画像形成装置であって、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
送風流路に冷却対象物が配置されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる送風装置とを有する冷却装置において、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記絞り構造は、異なる曲率半径の曲面が連続形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記絞り構造は、前記ダクトの送風流路の内面に傾斜角の異なる複数の曲面もしくは平面が連続形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項４】
記録媒体にトナー画像を転写、定着させる過程で発生した熱が伝導される冷却対象物と、該冷却対象物が挿入されたダクトと、当該ダクトの送風流路に空気流を発生させる冷却装置とを有する画像形成装置であって、
前記冷却対象物の上流に位置する部分に、流路断面積を絞る上流側絞り部分、絞り最小開口部、下流側絞り部分が連続する絞り構造を設け、
前記絞り構造は、
前記絞り最小開口部の流路断面積Ｓ１が、前記上流側絞り部分の上流及び前記下流側絞り部分の下流の流路断面積Ｓ２の１／２乃至３／４に設定され、
ダクト内壁面の位置から前記絞り最小開口部までの絞り高さをH、前記上流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ１、前記下流側絞り部分の流路延在方向の長さをＬ２とした場合、前記長さＬ１、Ｌ２が２×Ｈ乃至４×Ｈに設定されることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２０４５７１（Ｐ２０１０−２０４５７１Ａ）
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５２４７０（Ｐ２００９−５２４７０）
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月１６日（２０１０．９．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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