JP2000315880A - 回路収納体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ユニットの小型化を図りつつ、内部で発生した
熱量を効率よく外気に伝達し、内気温度上昇を抑制可能
な冷却構造を備えた回路収納体を提供する。 【解決手段】回路収納体８の収納空間を貫通する冷却管
９ａ、９ｂを備え、この冷却管９ａ、９ｂのうちの少な
くとも一方に発熱部品４、５を接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内部に回路部品を
密閉する回路収納体（筐体）であり、この内部の回路部
品の冷却構造を有する回路収納体に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子機器は、高性能化、小型化のニーズ
に呼応して収納部品の実装密度が増大の一途をたどって
いる。

【０００３】一方、電子機器の設置環境が良くない場
合、例えば塵埃の多い場所で使用される場合には、回路
収納体である筐体を密閉構造にして電子機器の信頼性の
確保が図られる。

【０００４】ここで、筐体に密閉されている電子機器に
おいて、収納された回路部品から発生する熱は、筐体内
部の温度を上昇させる。

【０００５】そこで、この筐体内部の温度の上昇を温度
上昇の許容値以下に抑制するための冷却構造が重要にな
る。

【０００６】以下に、従来の筐体における冷却構造につ
いて説明する。

【０００７】図５は、従来の筐体における冷却構造を示
す斜視断面図である。

【０００８】筐体１は密閉構造となっており、その内部
に実装基板２が収納されている。また、この筐体１は、
任意の外表面１ａに大型のヒートシンク３を取り付けて
いる。この大型のヒートシンク３は、ここでは任意の外
表面１ａと同じ面積分設置されている。

【０００９】筐体１内部に収納されている実装基板２
は、回路部品である配線板４に多数の他の回路部品を実
装して構成されている。この実装基板２を構成する部品
のうち、発熱量の大きい例えばパワー素子５にはヒート
シンク６が取り付けられている。

【００１０】また、筐体１の内部には、発熱量が非常に
大きいパワー素子７が任意の外表面１ａの内側に収納さ
れている。この発熱量の非常に大きいパワー素子７とし
ては、例えば大容量のコンデンサやその他の部品ととも
にインバータ主回路を含む回路などがある。

【００１１】図６は、従来の筐体１の概略を示す側面断
面図であり、記載を簡略化するために、筐体１と実装基
板２とパワー素子５（発熱部品）のみを示している。

【００１２】このようなパワー素子５からの放熱は、ヒ
ートシンク６を経由して、筐体１内部の空気（以下、
「内気」という）に伝達され、内気から筐体１の内表面
に伝搬され、さらに筐体１の外表面から筐体１の外部の
空気（以下、「外気」という）に伝達される。

【００１３】発熱量が非常に大きいパワー素子７は、大
型のヒートシンク３が取り付けられている外表面１ａの
内面側に取り付けられている。パワー素子７からの放熱
は、このパワー素子７の取り付けられている筐体１内表
面に伝達され、さらに外表面からヒートシンク３を経由
して、外気に伝達される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の筐体においては、内部の電子機器の高性能
化による発生熱量が増大し、また小型化による実装密度
の増加により、筐体の容積あたりの発熱量、すなわち発
生熱密度が大きくなる。

【００１５】図５の場合、主回路のパワー素子７に対し
てはヒートシンク３を大型化するなどにより温度上昇を
抑制することができる。

【００１６】一方、実装基板２に実装されているパワー
素子５の発熱は、内気、筐体１の内表面及び外表面を介
して外気に伝達される。

【００１７】筐体１から外気に伝達される熱量は、筐体
１の外面の全表面積に比例する。例えば、パワー素子５
のような発熱部品を多数個実装した実装基板２を複数枚
収納した場合などにおいては、熱密度が非常に大きくな
るのに対して、筐体１から外気へ伝達される熱量は制限
されるので、内気温度が上昇しそれを許容値以下に抑制
することは困難である。

【００１８】筐体１から外気への伝熱量を増大すべく、
単純に筐体１の外形を大きくすると、電子機器の外形が
大きくなり、電子機器を小型化したいという意図に反す
ることになる。

【００１９】そこで、外形に影響しない程度の凹凸形状
を筐体１の表面に形成して表面積を増大させる場合もあ
る。

【００２０】しかし、この方法では、表面積を十分大き
くすることが困難であり、内気を介して熱を伝達する点
に変わりがないので冷却効率が悪く、さらに筐体１の構
成が複雑になり、保守が困難である。

【００２１】上記のように、従来の筐体１における冷却
構造には以下のような問題がある。

【００２２】第１に、従来の筐体１においては、実装基
板２からの発生熱量が大きい場合、内気温度上昇の抑制
のために筐体１を大きくする必要が生じ、実装密度を増
大すること、およびユニットの小型化が困難である。

【００２３】第２に、従来の筐体１においては、可能な
範囲で実装密度を増大すると、内気温度の許容値付近で
使用することなり、裕度が小さくなり、機器の耐用年数
を大きくすることが困難である。

【００２４】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、ユニットの小型化を図りつつ、内部で発生
した熱量を効率よく外気に伝達し、内気温度上昇を抑制
可能な冷却構造を備えた回路収納体を提供することを目
的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、内部か
らの放熱を外気に伝達させるための冷却管を回路収納体
に設ける点にある。

【００２６】以下、本発明を実現するにあたって講じた
具体的手段について説明する。

【００２７】第１の発明は、回路部品を実装した配線板
を収納する回路収納体において、収納空間を貫通する冷
却管を具備したことを特徴とする回路収納体である。

【００２８】このように冷却管を設けることで、回路収
納体と外気との接触面が広くなるため、回路収納体の内
部からの放熱を効率よく外気に伝達させることができ
る。

【００２９】また、効率よく放熱することができるた
め、回路収納体や内部に備える電子機器の外形を小型化
することができ、実装密度を増大させることができ、耐
久年数を大きくすることができる。

【００３０】なお、回路部品とは、例えばパワー素子等
のような各種素子のことをいい、回路を構成する各種部
品をいう。

【００３１】第２の発明は、第１の発明の回路収納体に
おいて、回路部品を冷却管の外周部分に配置した回路収
納体である。

【００３２】このように、放熱する回路部品を冷却管に
接触させることにより、内気を介することを抑えつつ、
熱が直接冷却管を介して外気に伝達される。

【００３３】したがって、内部からの放熱を一層効率よ
く外気に伝達させることができる。

【００３４】これにより、一層、回路収納体や内部に備
える電子機器の外形を小型化することができ、実装密度
を増大させることができ、耐久年数を大きくすることが
できる。

【００３５】第３の発明は、第１の発明の回路収納体に
おいて、回路部品である配線板の少なくとも一方の面が
冷却管の外周部に接するように、回路部品を配置した回
路収納体である。

【００３６】このように、配線板を冷却管に接触させる
ことにより、配線板からの放熱や他の回路部品から配線
板に伝達された熱を一層効率よく外気に伝達させること
ができる。

【００３７】第４の発明は、第３の発明の回路収納体に
おいて、配線板が熱抵抗の小さい材料で形成されている
回路収納体である。

【００３８】この第４の発明では、配線板の熱抵抗を小
さくすることにより、回路部品からの放熱が内気に伝達
されるよりも、配線板及び冷却管を介して外気に伝達さ
れる割合を多くすることができるため、一層効率よく放
熱させることができる。

【００３９】第５の発明は、第１から第４の発明の回路
収納体において、冷却管の開口部にファンを設けた回路
収納体である。

【００４０】このファンを回転させることで、冷却管の
内部を外気が流れて一層内部からの放熱を効率よく外気
に伝達させることができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００４２】（第１の実施の形態）本実施の形態におい
ては、例えばパワー素子等のような回路部品により構成
される電子機器を収納するための空間を貫通する冷却管
を設けた筐体について説明する。

【００４３】図１は、本実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図である。以下において図５と同一の部分
については同一の符号を付してその説明を省略するかあ
るいは簡単に説明し、ここでは異なる部分のみを詳しく
説明する。

【００４４】本実施の形態に係る筐体８は、任意の外表
面８ａに大型のヒートシンク３を取り付けており、また
この任意の外表面８ａの内側にパワー素子７を取り付け
ており、パワー素子７からの放熱をヒートシンク３によ
り外気に伝達させている。

【００４５】また、この筐体８は、内部を貫通する冷却
管９ａ、９ｂを備えている。図１では、２つの正方形断
面の管９ａ、９ｂを平行に並べた例を示しているが、こ
れに限定されるものではない。すなわち、筐体３に備え
る冷却管は何本でもよく、冷却管の断面の形状はどのよ
うなものでもよく、複数本の冷却管の配置は平行でなく
てもよい。

【００４６】なお、この冷却管９ａ、９ｂには金属管を
利用してもよい。

【００４７】冷却管９ａ、９ｂは、両端の開口部が筐体
８の面と接続されており、筐体８の密閉構造を維持しつ
つ、冷却管９ａ、９ｂ内部を外気が出入り可能（通気可
能）となっている。

【００４８】筐体８内部に備えられるパワー素子５は、
少なくとも一方の冷却管９ａ、９ｂの外周面に接触する
状態で配線板４に実装されている。

【００４９】上記のような構造の筐体８においては、パ
ワー素子５が少なくとも一方の冷却管９ａ、９ｂの外周
面に接触するような状態で配線板４に実装されている。
このパワー素子５から発生した熱は、接触している少な
くとも一方の冷却管９ａ、９ｂに直接伝達され、さらに
冷却管９ａ、９ｂ内を通過する外気によって放熱され
る。

【００５０】以上説明したように、本実施の形態に係る
筐体８においては、筐体８内部を貫通する冷却管９ａ、
９ｂを設け、発熱部品を少なくとも一方の冷却管９ａ、
９ｂに接触するように実装することにより、発熱部品か
ら発生する熱量を効率よく外気に放散させることができ
る。

【００５１】その結果、内気温度上昇を抑制することが
でき、実装密度を増大させることができる。ゆえに、ユ
ニットを小型化することができる。

【００５２】（第２の実施の形態）本実施の形態におい
ては、上述した第１の実施の形態の変形例であり、配線
板を冷却管に接触させた筐体について説明する。

【００５３】図２は、本実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図である。以下において図１と同一の部分
については同一の符号を付してその説明を省略するかあ
るいは簡単に説明し、ここでは異なる部分のみを詳しく
説明する。

【００５４】本実施の形態に係る筐体１０は、内部を貫
通する５つの冷却管９ａ〜９ｅを備えており、図２では
５つの正方形断面の管９ａ〜９ｅを平行に並べた状態を
例示している。

【００５５】各冷却管９ａ〜９ｅは、先の第１の実施の
形態で述べたのと同様に、両端の開口部が筐体１０と接
続されており、筐体１０の密閉構造を維持しながら管路
内を外気が出入り可能になっている。

【００５６】本実施の形態においては、回路部品である
パワー素子５と配線板４とが筐体１０内部に収納されて
いる。また、筐体１０の任意の外表面１０ａにはヒート
シンク３が取り付けられている。

【００５７】配線板４は、熱抵抗の小さい素材で形成さ
れており、裏面が冷却管９ａ〜９ｅのうちの少なくとも
一つに接触するように配置されている。例えば、基材に
アルミニウムを使用し、熱抵抗の小さい絶縁層を設けて
回路パターンを構成した配線板４を使用する。

【００５８】パワー素子５は、発生する熱を直接配線板
４に伝達するような状態で実装されている。

【００５９】図３は、本実施の形態に係る筐体１０の概
略を示す断面図であり、図３（ａ）は上面断面図、図３
（ｂ）は側面断面図を示している。

【００６０】なお、この図３においては、記載を簡略化
するために、筐体と金属ベースの配線板とパワー素子
（発熱部品）のみを示している。

【００６１】上記のような構造の筐体１０においては、
配線板４の裏面が冷却管９ａ〜９ｅの少なくとも一つに
接触するように収納されているため、パワー素子５から
発生する熱は、配線板４を介して冷却管に伝達され、さ
らに冷却管内を通過する外気によって放熱される。

【００６２】以上説明したように、本実施の形態に係る
筐体１０においては、筐体１０内部を貫通する冷却管９
ａ〜９ｅを設け、実装基板２を構成する配線板４を熱抵
抗の小さい材質で形成し、さらに配線板４裏面が冷却管
９ａ〜９ｅのうちの少なくとも一つの外周面と接触する
ように実装している。

【００６３】これにより、発熱部品から発生する熱量を
効率よく外気に放散させることができる。

【００６４】その結果、内気温度上昇を抑制することが
でき、実装密度を増大させることができる。ゆえに、ユ
ニットを小型化することができる。

【００６５】（第３の実施の形態）本実施の形態におい
ては、上述した第２の実施の形態の変形例であり、冷却
管の開口部に外気を流動させるファンを設けた筐体につ
いて説明する。

【００６６】図４は、本実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図である。以下において図２と同一の部分
については同一の符号を付してその説明を省略するかあ
るいは簡単に説明し、ここでは異なる部分のみを詳しく
説明する。

【００６７】本実施の形態に係る筐体１１は、第２の実
施の形態で説明した筐体１０の外側の冷却管開口部にフ
ァン１２を設けた構成を持つ。

【００６８】このファン１２が回転することで、冷却管
９ａ〜９ｅを通過する外気の風速及び風量が増大し、こ
れにより放熱量も増大する。

【００６９】したがって、発熱部品から発生する熱量を
さらに効率よく外気に放散することができ、内気温度上
昇を大幅に抑制することができる。

【００７０】その結果、実装密度を増大させることがで
き、ユニットを小型化することができる。

【００７１】なお、本実施の形態においては、第２の実
施の形態に係る筐体１０にファン１２を設けた場合につ
いて説明しているが、これに限定されるものではなく、
例えば第１の実施の形態に係る筐体８にファンを取り付
けても同様の作用、効果を得ることができる。

【００７２】

【発明の効果】以上詳記したように本発明においては、
例えばパワー素子や配線板等のような少なくとも一つの
回路部品から構成される実装基板を収納する回路収納体
に、収納空間を貫通する冷却管を設けている。

【００７３】本発明においては、実装基板を構成する発
熱部品が冷却管の外周部に接触するように配置すること
ができる。

【００７４】また、本発明においては、実装基板を構成
する配線板を熱抵抗の小さい材料で形成し、配線板裏面
が冷却管の外周部に接触するように配置してもよい。

【００７５】また、本発明においては、回路収納体外部
の冷却管開口部にファンを設けてもよい。

【００７６】本発明を適用することにより、実装基板か
ら発生する熱量を効率よく外気に伝搬させ、内気温度上
昇を抑制することが可能となる。

【００７７】ゆえに、回路収納体による電子機器の外形
を小さくすることができ、実装密度を増大させてユニッ
トを小型化することができ、耐久年数を大きくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図。

【図３】同実施の形態に係る筐体の概略を示す断面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る筐体の構造を
示す斜視断面図。

【図５】従来の筐体における冷却構造を示す斜視断面
図。

【図６】従来の筐体の概略を示す側面断面図。

【符号の説明】

１、８、１０、１１…筐体 ２…実装基板 ３、６…ヒートシンク ４…配線板 ５、７…パワー素子 ９ａ〜９ｅ…冷却管 １２…ファン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路部品を実装した配線板を収納する回
   路収納体において、 収納空間を貫通する冷却管を具備したことを特徴とする
   回路収納体。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回路収納体において、 前記回路部品を前記冷却管の外周部分に配置することを
   特徴とする回路収納体。
3. 【請求項３】 請求項１記載の回路収納体において、 前記配線板の少なくとも一方の面が前記冷却管の外周部
   に接するように、当該配線板を配置することを特徴とす
   る回路収納体。
4. 【請求項４】 請求項３記載の回路収納体において、 前記配線板が熱抵抗の小さい材料で形成されていること
   を特徴とする回路収納体。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に
   記載した回路収納体において、 前記冷却管の開口部にファンを設けたことを特徴とする
   回路収納体。