JP2019080015A - Electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device.
従来、集積回路のチップ等の発熱を抑制するために、放熱ファンによる冷却が知られている。例えば、特許文献1には、ヒートシンクの基部に対して斜めの向きに取り付けられる放熱ファンが開示されている。 Heretofore, cooling by a heat dissipating fan has been known in order to suppress heat generation of a chip of an integrated circuit. For example, Patent Document 1 discloses a heat dissipating fan attached obliquely to the base of the heat sink.
従来、放熱ファンは、基板の筐体の内部に取り付けられていた。すなわち、筐体内の基板に実装されたチップにヒートシンクと放熱ファンが取り付けられるが、従来、放熱ファンと筐体の外面とが干渉しないように、離して設置されていた。この場合、放熱ファンが生成する気流で筐体の通気孔から気体を筐体内に導入し、また、通気孔を通じて内部の気体を筐体外に排出する。しかし、この構成においては、筐体内で循環する気体も多く、筐体の内外での熱交換が促進されない場合があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放熱ファンによる冷却効率を向上させることを目的とする。
Heretofore, the heat dissipating fan has been attached to the inside of the substrate casing. That is, although the heat sink and the heat dissipating fan are attached to the chip mounted on the substrate in the housing, conventionally, they are separately installed so that the heat dissipating fan does not interfere with the outer surface of the housing. In this case, gas is introduced into the casing from the vent of the casing by the air flow generated by the heat dissipating fan, and the internal gas is discharged out of the casing through the vent. However, in this configuration, a large amount of gas circulates in the housing, and heat exchange between the inside and the outside of the housing may not be promoted.
This invention is made in view of the said subject, and it aims at improving the cooling efficiency by a thermal radiation fan.
上記の目的を達成するために、高さ方向に垂直である対向する2個の面と、当該2面の間に形成された4個の側面とを有する筐体の内部に基板が取り付けられた電子機器であって、側面の少なくとも1個は高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、外形寸法が筐体の高さよりも長い放熱ファンが傾斜面に形成された開口部に取り付けられ、放熱ファンが取り付けられていない少なくとも1個の側面に通気孔が形成されている電子機器が構成される。 In order to achieve the above object, a substrate is attached to the inside of a housing having two opposing surfaces perpendicular to the height direction and four side surfaces formed between the two surfaces. In the electronic device, at least one of the side surfaces is an inclined surface inclined with respect to the height direction, and a heat dissipating fan whose external dimension is longer than the height of the housing is attached to the opening formed in the inclined surface An electronic device in which a vent is formed on at least one side surface to which the heat dissipating fan is not attached is configured.
すなわち、電子機器は、筐体の内部に取り付けられた基板を備え、その側面が高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、傾斜面に放熱ファンが取り付けられている。そして、当該傾斜面に対して放熱ファンが取り付けられるため、筐体の高さ(側面ではない2個の面の距離)よりも外形寸法の長い放熱ファンを取り付けることができる。このため、高さ方向の長さから見て大型の放熱ファンを取り付けることができ、放熱ファンによる冷却効率を向上させることができる。さらに、放熱ファンは筐体の傾斜面に形成された開口部に対して直接的に取り付けられるため、放熱ファンによって効率的に筐体の外部の空気を筐体の内部に導入することができ、放熱ファンによる冷却効率を向上させることができる。 That is, the electronic device includes a substrate attached to the inside of the housing, the side surface of which is an inclined surface inclined with respect to the height direction, and the heat dissipating fan is attached to the inclined surface. Then, since the heat dissipating fan is attached to the inclined surface, it is possible to attach the heat dissipating fan having an outer dimension longer than the height of the housing (the distance between the two surfaces other than the side surfaces). Therefore, a large heat dissipating fan can be attached when viewed from the length in the height direction, and the cooling efficiency by the heat dissipating fan can be improved. Furthermore, since the heat dissipating fan is directly attached to the opening formed in the inclined surface of the case, the air outside the case can be efficiently introduced into the inside of the case by the heat dissipating fan. The cooling efficiency of the heat dissipating fan can be improved.
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
(1)電子機器の構成:
(2)他の実施形態:
Here, embodiments of the present invention will be described in the following order.
(1) Configuration of electronic device:
(2) Other embodiments:
(1)電子機器の構成:
本発明の一実施形態にかかる電子機器10は、車両(例えば、インストルメントパネルの内部)に設置される。図1Aは、本発明の一実施形態にかかる電子機器10の構成を示す斜視図であり、図1Bは、電子機器の筐体11をA−A線で切断して内部を示した図である。本実施形態において電子機器10の筐体11は板状の金属で構成されており、筐体11は直方体の1個の側面を傾斜させた外形を有している。
(1) Configuration of electronic device:
The
本実施形態においては、電子機器10が設置された状態で上部に位置する面を上面11a、底部に位置する面を底面11bと呼ぶ。また、本実施形態において、上面11aおよび底面11bに垂直な方向を高さ方向またはz方向と呼ぶ。さらに、高さ方向に垂直であり、電子機器10が設置された状態で前後方向となる方向をy方向、左右方向となる方向をx方向と呼ぶ。
In the present embodiment, the surface located at the top in a state where the
本実施形態において筐体11は、図1Aおよび図1Bに示すように、電子機器10の筐体11は、ほぼ6面体であり、上面11aと底面11bが高さ方向に垂直である対向する2個の面に相当する。従って、上面11aと底面11bの間には4個の側面が形成された状態となる。これらの側面のうち、電子機器10が設置された状態で前方(利用者側)に位置する側面は前面11cとも呼ぶ。電子機器10が設置された状態で後方(車両側)に位置する側面は後面11dとも呼ぶ。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
電子機器10が設置された状態で左右方向に位置する側面のうち、一方の側面11eは上面11aおよび底面11bに垂直な面である。本実施形態において、側面11eには、複数の通気孔が形成されており(図1Bにおいて図示せず)、複数の通気孔は側面11eのほぼ全域に渡って存在する。
Among the side surfaces positioned in the left-right direction with the
電子機器10が設置された状態で左右方向に位置する側面のうち、一方の側面は高さ方向に対して傾斜しており、本実施形態においては傾斜面11fとも呼ぶ。傾斜面11fは、下部の僅かな部分において高さ方向に平行な面を有しているが、大半の面積は高さ方向に対して傾斜した面で構成されている。なお、本実施形態においては、上面11aが底面11bよりも面積が小さくなるように傾斜面11fが傾斜している。すなわち、筐体11の内部における上面11aと傾斜面11fとの交差角は鈍角であり、筐体11の内部における底面11bと傾斜面11fとの交差角は鋭角である。
Of the side surfaces positioned in the left-right direction with the
傾斜面11fにおいては、上部から下部に渡る長さで略正方形に開口した開口部11f1が形成されている。また、開口部11f1には、放熱ファン30が取り付けられている。放熱ファン30は、回転するブレードの全てを開口部11f1から視認できるように、図示しないネジ等で取り付けられる。また、放熱ファン30は、筐体11の内部側に取り付けられる。
In the
本実施形態において、底面11bは、上面11a側に突出する複数の突出部11b1を有しており、突出部11b1にはネジ等の固定部を介して基板20が取り付けられる。すなわち、筐体11の内部には基板20が取り付けられている。本実施形態において、基板20は、底面11bよりも狭く、上面11aよりも広い面を有し、各種の配線が備えられている。また、基板20には、各種の素子が実装される。図1Bにおいては、多くの素子が省略されているが、基板20に実装される半導体集積回路チップ(以下単にチップ20aと呼ぶ)は図示されている。
In the present embodiment, the
チップ20aには熱伝導シート等を介してヒートシンク20bが取り付けられている。すなわち、基板20に実装されたチップ20aは、電子機器10の運用過程で発熱するため、熱暴走の防止等のために放熱が必要になる。ヒートシンク20bは、熱伝導性の高い金属等によって構成されており、チップ20aの熱をヒートシンク20b側に効率的に伝達することができる。また、ヒートシンク20bは図示しないリブ等の構造を複数個備えており、表面積を大きくするための構造を有している。
A
放熱ファン30は、図示しない電源線によって電力の供給を受けて回転するファンであり、放熱ファン30が回転することでヒートシンク20bに風を当てることができる。このため、放熱ファン30が回転すると、ヒートシンク20bが冷却され、チップ20aからより多くの熱を吸収することが可能になる。この結果、放熱ファン30の回転とヒートシンク20bとによってチップ20aが冷却される。
The
なお、本実施形態において、ヒートシンク20bの傾斜面11f側の部位は傾斜面11fと同一の角度に傾斜している。また、本実施形態においてチップ20aは、基板20が底面11bに取り付けられた状態において、当該基板20の傾斜面11f側の端部に実装される。そして、基板20が底面11bに取り付けられた状態において、ヒートシンク20bと傾斜面11fとの間には僅かな隙間が形成される。本実施形態においては、ヒートシンク20bと傾斜面11fとの間に、略直方体の外形を有する放熱ファン30を挟んだ状態で取り付けることができる。
In the present embodiment, the portion on the
また、ヒートシンク20bと傾斜面11fとの間に放熱ファン30が挟まれた状態において、ヒートシンク20bと放熱ファン30は接触した状態またはほぼ接触した状態となり、放熱ファン30と傾斜面11fは接触した状態またはほぼ接触した状態となる。従って、放熱ファン30の回転によって筐体11の内外を流れるように生成された気流のほぼ全ては、流速が低下することなくヒートシンク20bの周囲を流れる。さらに、放熱ファン30は傾斜面11fに取り付けられているため、放熱ファン30が回転すると、筐体11の内外の気体を直接的に入れ替えるように気流を発生させることができる。
Further, in a state where the
従って、放熱ファン30の回転によって生成された気流で極めて効率的にヒートシンク20bを冷却することができ、この結果、チップ20aを冷却することができる。例えば、基板20の中央部にチップ20aが実装される構成を想定する。この構成において、仮に放熱ファン30がヒートシンク20bに取り付けられている場合、放熱ファン30は筐体11の内部において側面と離れた位置に存在する状態になるため、筐体11内外を効率的に流れる気流を生成することは困難である。
Therefore, the
従って、気体が筐体11内で循環する場合もあり、筐体11の内外で効率的に熱交換を行うことができない。しかし、本実施形態にかかる放熱ファン30によれば、筐体11の内外の気体を直接的に入れ替えるように気流を発生させることができるため、放熱ファン30による冷却効率を向上させることができる。さらに、筐体11の内部において側面と離れた位置に放熱ファン30が存在する状態においては、気体が筐体11内で循環して効率的に熱交換することができない。この結果、傾斜面11fに放熱ファン30が取り付けられる場合と比較して、放熱ファン30の周囲の温度が高温になる傾向にある。放熱ファン30の製品寿命は、周囲温度が低いほど長期になるため、本実施形態においては、筐体11の内部において側面と離れた位置に放熱ファン30が存在する状態と比較して放熱ファン30の製品寿命を長期化することができる。
Therefore, gas may circulate in the
さらに、本実施形態において放熱ファン30は、傾斜面11fに取り付けられた状態において上面11aから底面11bに渡って存在する。この結果、放熱ファン30の外形寸法(傾斜面11fに平行な方向における放熱ファン30の全長)は、筐体11の高さよりも長くなっている。従って、側面を傾斜させず高さ方向に平行とし、当該側面に沿って放熱ファン30を取り付ける場合よりも、大型の放熱ファン30を利用することが可能になる。この結果、本実施形態においては、効率的にチップ20aを冷却することが可能である。なお、傾斜面11fに取り付け可能な放熱ファン30の外形寸法は、傾斜面11fの高さ方向に対する交差角に依存するが、当該交差角は、放熱ファン30の外形寸法が筐体11の高さよりも長くなる限りにおいて、種々の角度とすることができる。例えば、30度以上の傾斜角とすることで、筐体11の各面を構成する板厚が0.8mm程度であり、1DINサイズの筐体11に対して、1DINサイズの高さ(約50mm)以上の外形寸法であり、ファンの軸方向の幅が10mm程度の放熱ファン30を傾斜面11fに取り付けることができる。
Furthermore, in the present embodiment, the
さらに、放熱ファン30が開口部11f1に取り付けられた状態において、当該放熱ファン30の高さ方向の上端は位置P1であり、高さ方向の下端は位置P2である(図1B参照)。そして、基板20の高さ方向の位置は、位置P1よりも下方であり、位置P2よりも上方である。従って、基板20は、放熱ファン30の高さ方向の上端および下端に挟まれた範囲に存在する。このため、放熱ファン30は、気流を基板20の上面のみならず下面にも生成させることができる。この結果、基板20の上面から下面に回り込む気流を形成させず、傾斜面11fの開口部11f1と側面11eの通気孔との間をほぼ一定の方向に流れる気流を形成することができ、筐体11内外での気流を単純化させることができる。この結果、効率的にチップ20aを冷却することが可能である。
Furthermore, in the state where the
本実施形態にかかる電子機器10は、車両に設置される。このため、電子機器10には、車両に電子機器10を取り付けるための取付部12a〜12cが設けられている。すなわち、車両には、取付部12a〜12cに対応する位置に位置決めのための突起、穴、ネジ穴が設けられている。図2は、電子機器10が車両に取り付けられた状態を模式的に示す図である。車両には、電子機器10を取り付ける取付部30a〜30dが形成されている。取付部30aには、筐体11の前面11cに形成された取付部12aが取り付けられ、取付部30bには、筐体11の前面11cに形成された取付部12bが取り付けられる。
The
すなわち、取付部12aには、2個の穴12a1、12a2が形成されており、取付部30aにおいては、一方の穴12a1に対応する位置にネジ穴が形成され、他方の穴12a2に対応する位置に突起が形成されている。電子機器10を車両に取り付ける際には、取付部30aに形成された突起を穴12a2に挿入することによって位置決めが行われ、位置決めが行われた状態でネジを穴12a1および取付部30aのネジ穴に挿入することで固定する。取付部12bと取付部30bとの関係も同様であり、位置決めのための突起とネジによって位置決めが行われながら固定される。
That is, two holes 12a1 and 12a2 are formed in the mounting
本実施形態においては、筐体11の後面11dにも取付部12cが形成されている。取付部12cは、円筒形の形状であり、円筒の軸がy方向を向いた状態で後面11dに取り付けられる。また、後面11dには、後面11dからy方向(後方)に向けて延びる複数のコネクタ13が取り付けられている。コネクタ13には、ケーブルを接続することが可能である。コネクタ13には、筐体11の内部で基板20から延びるフレキシブルケーブル等のケーブルが接続されており、コネクタ13を介して基板20に電力や信号を供給したり、基板20から信号が外部に供給されたりするように構成されている。
In the present embodiment, the mounting
取付部12cは、複数のコネクタ13のいずれよりも長く、取付部12a,12bを取付部30a,30bに取り付けた状態で、取付部30c,30dの間の穴に取付部12cを挿入することができる。また、取付部12a,12bを取付部30a,30bに取り付け、取付部30c,30dの間の穴30eに取付部12cを挿入した状態において、コネクタ13は、取付部30c,30dに届かない。従って、コネクタ13にケーブルを接続した状態で、穴30eに取付部12cを挿入することが可能である。なお、コネクタ13の数や形状、規格は任意である。
The mounting
以上のような構成において、取付部12a〜12cは、傾斜面11f以外の面に形成されている。従って、本実施形態においては、傾斜面11fと傾斜面に対向する側面11eの付近を塞いでしまうほど大型の取付部30a〜30dを設ける必要はない。すなわち、本実施形態にかかる車両においては、図2に示すように、傾斜面11fと側面11eの周囲の多くの領域は空洞になっている。従って、放熱ファン30の回転によって生成される気流は矢印Bのように空洞をスムーズに流れる。この結果、筐体11の外部で気体がとどまることはなく、効率的に熱交換を行うことができる。
In the configuration as described above, the mounting
さらに、本実施形態にかかる電子機器10は、他の装置(電子機器等)と併用され得る。すなわち、車両には複数の電子機器が搭載可能であり、その1個が本発明の一実施形態にかかる電子機器10である。そして、電子機器10の周囲に他の装置が配置される場合、本実施形態においては筐体11の高さ方向に隣接する位置に他の装置が配置される。従って、傾斜面11fや側面11eの周囲を塞ぐことなく他の装置を利用することができ、放熱ファン30の回転によって生成される気流が矢印Bのようにスムーズに流れる状態を維持しながら他の装置を利用することが可能である。
Furthermore, the
(2)他の実施形態:
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、基板20の取付位置は、図1Bに示す位置に限定されない。すなわち、図1Bにおいては、基板20が上面11a側ではなく底面11b側に取り付けられており、底面11bは上面11aよりも広いため、図1Bのように基板20を取り付けることにより、広い基板20を筐体11に搭載可能である。しかし、基板20の面積が大きくない電子機器であれば、より狭い領域(例えば、上面11a側)に基板20が取り付けられていても良い。
(2) Other embodiments:
The above embodiment is an example for carrying out the present invention, and various other embodiments can be adopted. For example, the mounting position of the
さらに、基板20の構成は、図1Bに示す構成に限定されず、高さ方向に平行な基板が筐体11内に取り付けられても良い。例えば、筐体11内に設けられた取付部に対して高さ方向に平行な方向に向けて基板が取り付けられても良いし、基板20のように高さ方向に垂直な基板に設けられたコネクタに対して他の基板が挿入されても良く、種々の構成を採用可能である。
Furthermore, the configuration of the
電子機器は、筐体と筐体の内部に取り付けられた基板を備えていればよい。すなわち、電子機器は、基板に形成された回路によって種々の機能を実現することが可能である。むろん、筐体を構成する面にはボタンやタッチパネル等のインタフェースが取り付けられていても良い。 The electronic device may include the housing and the substrate attached to the inside of the housing. That is, the electronic device can realize various functions by the circuit formed over the substrate. Of course, an interface such as a button or a touch panel may be attached to the surface that constitutes the housing.
筐体は種々の面を有しており、4個の側面と側面ではない2個の面とを少なくとも有していれば良い。従って、筐体は、上述の実施形態のように6面体であっても良いし、より多数の面を有していても良い。むろん、筐体は直方体であっても良いし、立方体であっても良いし、他の形状であっても良い。側面や側面ではない2個の面は平面であっても良いし、曲面であっても良いし、より複雑な面であっても良い。いずれにしても、側面の少なくとも1個が高さ方向に対して傾斜した傾斜面であれば良い。 The housing has various surfaces, and at least four side surfaces and two non-side surfaces may be included. Therefore, the housing may be a hexahedron as in the embodiment described above, or may have more faces. Of course, the housing may be a rectangular parallelepiped, a cube, or any other shape. The two sides other than the side or the side may be flat, curved, or more complex. In any case, at least one of the side surfaces may be an inclined surface inclined with respect to the height direction.
傾斜面は、高さ方向に対して傾斜していれば良く、傾斜角は限定されない。すなわち、傾斜面が高さ方向に傾斜していることにより、筐体の高さ以下の外形寸法の放熱ファンではなく、筐体の高さよりも長い外形寸法の放熱ファンが傾斜面に取り付け可能に構成されていれば良い。従って、傾斜面の傾斜角は、必要となる放熱ファンの外形寸法の大きさや空気の流量等に鑑みて種々の値とすることができる。 The inclined surface may be inclined with respect to the height direction, and the inclination angle is not limited. That is, since the inclined surface is inclined in the height direction, the heat dissipating fan having an outer dimension longer than the height of the casing can be attached to the inclined surface instead of the heat dissipating fan having an outer dimension smaller than the height of the housing It only needs to be configured. Therefore, the inclination angle of the inclined surface can be set to various values in view of the size of the outer dimension of the heat dissipating fan, the flow rate of air, etc.
放熱ファンの外形寸法は、放熱ファンの大きさを測るための指標であれば良く、放熱ファンの口径と一致していても良いし、放熱ファンの口径とほぼ等しい長さ(放熱ファンの周りの枠における直径方向の長さ等)であっても良い。開口部は傾斜面に形成されていれば良く、放熱ファンを筐体の外部に露出させ、放熱ファンが発生させる気流を阻害しない大きさに形成されていれば良い。従って、多くの場合、放熱ファンの口径以上の大きさの開口部となる。なお、上述の実施形態においては、放熱ファンによって効率的に筐体の外部の空気を筐体の内部に導入することができるとして説明したが、むろん、放熱ファンによって効率的に筐体の内部の空気を筐体の外部に排出することができるし、気体の内部への導入と外部への排出との双方が効率的に実施可能であると見なすこともできる。 The external dimensions of the heat dissipating fan may be an index for measuring the size of the heat dissipating fan, and may be the same as the diameter of the heat dissipating fan, or the length approximately equal to the diameter of the heat dissipating fan It may be the length in the diameter direction of the frame, etc.). The opening may be formed in an inclined surface, and the heat dissipating fan may be exposed to the outside of the housing so as to have a size that does not inhibit the air flow generated by the heat dissipating fan. Therefore, in many cases, the opening has a size larger than the diameter of the radiation fan. In the above embodiment, although it has been described that the air outside the housing can be efficiently introduced into the inside of the housing by the heat dissipating fan, it goes without saying that the heat dissipating fan efficiently inside the housing. Air can be discharged to the outside of the housing, and it can also be considered that both the introduction of gas into and the discharge of gas out can be implemented efficiently.
通気孔は、筐体の内外で気体が流れるように設けられていれば良い。従って、放熱ファンによる気体の移動を阻害しない位置、例えば、放熱ファンが取り付けられた傾斜面に対向する面に少なくとも設けられることが好ましい。むろん、他の面に通気孔が設けられても良いし、傾斜面に通気孔が設けられても追い。また、通気孔の大きさや数、位置等は種々の態様とすることができる。 The vent may be provided so that the gas flows inside and outside the housing. Therefore, it is preferable to provide at least a position that does not inhibit the movement of the gas by the heat dissipating fan, for example, a surface facing the inclined surface on which the heat dissipating fan is attached. Of course, vents may be provided on other surfaces, or vents may be provided on inclined surfaces. Also, the size, number, position, etc. of the vents can be in various forms.
10…電子機器、11…筐体、11a…上面、11b…底面、11b1…突出部、11c…前面、11d…後面、11e…側面、11f…傾斜面、11f1…開口部、12a,12b,12c…取付部、12a1,12a2…穴、13…コネクタ、20…基板、20a…チップ、20b…ヒートシンク、30…放熱ファン、30a〜30d…取付部、30e…穴
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記側面の少なくとも1個は前記高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、
外形寸法が前記筐体の高さよりも長い放熱ファンが前記傾斜面に形成された開口部に取り付けられ、
前記放熱ファンが取り付けられていない少なくとも1個の前記側面に通気孔が形成されている、
電子機器。 An electronic device in which a substrate is attached to the inside of a housing having two opposing surfaces perpendicular to a height direction and four side surfaces formed between the two surfaces,
At least one of the side surfaces is an inclined surface inclined with respect to the height direction,
A heat dissipating fan whose external dimensions are longer than the height of the housing is attached to the opening formed in the inclined surface,
A vent is formed in at least one of the side surfaces to which the heat dissipating fan is not attached.
Electronics.
請求項1に記載の電子機器。 The substrate is present in a range between the end in the height direction of the heat dissipating fan in the state where the heat dissipating fan is attached to the opening.
The electronic device according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の電子機器。 When another device is disposed around the electronic device, the other device is disposed adjacent to the height direction,
The electronic device of Claim 1 or Claim 2.
請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電子機器。 An attachment portion for attaching the electronic device to a vehicle is provided on a surface other than the inclined surface of the housing.
The electronic device according to any one of claims 1 to 3.
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