JP2001007581A - 筐体の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、筐体内に格納された発熱性を有する
電子機器の放熱構造に関し、電子機器筐体の外形寸法を
小型化、筐体内と外気との通風が滞り難い、電子機器の
放熱構造の提供を目的とする。 【解決手段】本発明の筐体の放熱構造は、発熱性を有す
る機器を設置する基板と、前記機器を内包し前記基板に
設置される内筐体と、この内筐体と空気層を隔てて内筐
体を包囲する外筐体と、前記基板上で前記内筐体を回転
させる回転手段とを備えたことを特徴とし、前記空気層
と外気との通風が可能な開口部を外筐体に設け、更に内
筐体の内壁及び外壁の双方又は一方にフィンを設けるこ
とで更に高い熱交換を可能とすることができる。この
際、フィンの形状を内筐体の回転停止時に開口部を塞ぐ
ことができる形状とすれば、空気層への異物混入を防止
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筐体内に格納され
た通信機などの発熱性を有する電子機器の放熱構造に関
し、特に当該筐体が屋外に設置される場合でも効果的に
放熱を行える筐体の放熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の放熱構造では、屋外設
置、日射や降雨、降雪、塵埃等の自然環境あるいは動植
物から確実に電子機器を守るために２重筐体構造を採用
している。

【０００３】例えば、特開平８−３３０７６８号公報で
は、電子機器が内部に実装される内筐体とその外周を覆
うように形成される外筐体間に空気層を形成するような
二重筐体構造が示され、この技術によると更に二重筐体
を構成する内筐体と外筐体で挟まれる空間に相当する空
気層を攪拌循環させるため、空気層にファンを設置する
とともに外筐体壁面に開閉可能な弁が配設されている。
筐体内部で発生した熱は、内筐体から空気層へ熱伝導
し、温度変化の検知により動作するファンにより空気層
を攪拌循環させ、又は同時に弁の開閉制御により空気層
と外気との導入及び排気をしながら放熱させている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の二重筐体を有す
る放熱構造では、対流の発生手段にファンを採用し、そ
のためファンの設置には、内筐体と外筐体との間に空気
層を必要とする。この従来技術の構造を採用する上で、
電子機器の放熱を最低限機能させるためは、ファンへの
空気の流入空間、及びファンからの空気を排出するため
に必要な空間の確保が余儀なくされる。

【０００５】また、通常のファンは回転羽根で構成され
ることから、ファンの稼働時において、風切り音が発生
し騒音の原因となる。

【０００６】これら放熱機能の確保に必要とされる空間
及びファンの採用により、必然的に装置が大型化し加え
て騒音が発生し、両欠点を考慮すると当該装置の用途や
設置場所の選択範囲が狭くなってしまう。

【０００７】また、空気層と外気の通風の制御を外筐体
壁に設けた弁の開閉により行うため、この弁が故障し空
気層への外気導入及び空気層から外気への排気ができな
くなると、装置が有する放熱機能が停止する。更に、弁
が開いた状態で放置されると、ファンの風圧では排出で
きない異物が混入し堆積すると、空気層の流れが阻害さ
れ電子機器の温度上昇に放熱機能が追随できず、最終的
には電子機器の故障をもたらす事となる。

【０００８】そこで、本発明では、電子機器筐体の外形
寸法を小型化、筐体内と外気との通風が滞り難い、電子
機器の放熱構造の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、発熱性
を有する機器を設置する基板と、前記機器を内包し前記
基板に設置される内筐体と、この内筐体と空気層を隔て
て内筐体を包囲する外筐体と、前記基板上で前記内筐体
を回転させる回転手段とを備えたことを特徴とする筐体
の放熱構造を得ることができる。

【００１０】また、上記の筐体の放熱構造において、前
記空気層と外気との通風が可能な開口部を外筐体に設
け、更に開口部とともに、又は単独で内筐体の内壁及び
外壁の双方又は一方にフィンを設けることで更に高い熱
交換を可能とすることができ、外筐体の内壁にもフィン
を設ければより効率は高くなる。この際、内筐体の外壁
に設けたフィンの形状を内筐体の回転停止時に開口部を
塞ぐことができる形状とすれば、空気層への異物混入を
防止できる。

【００１１】更に、外気の温度を検知する第１の検知手
段と、空気層の温度を検知する第２の検知手段と、前記
内筐体の内部の雰囲気を検知する第３の検知手段を設
け、前記各々の検知手段から検知された結果を用いて前
記内筐体の回転を制御することで、放熱効率の高い筐体
の放熱構造を得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明における第１の実施の形態
の構成を示す分解斜視図である。図１を参照すると、電
子機器筐体１は、発熱性を有する電子機器４を設置する
基板１０と、これらを内部に内包し基板に設置される内
筐体３と、この内筐体２と空気層を隔てて内筐体３を包
囲する外筐体２で二重に包む二重筐体構造で構成され
る。

【００１４】基板１０上には、電子機器４の他、内筐体
３を基板１０上で回転させるための回転手段７と、回転
手段７の回転動作を制御する制御手段８が実装される。

【００１５】内筐体３の内壁及び外壁には、フィン６が
形成されており、前記回転手段７の駆動に内筐体３の内
壁が係合し回転することで、内筐体３のフィン６が内筐
体３の内側及び外側の空気を攪拌する。

【００１６】外筐体２は、その壁面に、外筐体２と内筐
体３の間の空気層と、電子機器筐体１からみた外気との
通風が可能な開口部５が設けられている。

【００１７】フィン６は、内筐体３が回転手段７により
回転させられた時に、内筐体３内の電子機器４の周囲の
雰囲気、および、外筐体２と内筐体３の間の空気層を攪
拌循環しながら、開口部５から外筐体２と内筐体３の間
の空気層へ外気を導入し、開口部５から外筐体２と内筐
体３の間の空気層を電子機器筐体１の外に排気するに必
要な任意形状を有し、効果的な任意の位置に配置されて
いる。

【００１８】また、フィン６は、内筐体３が回転手段７
により停止させられた時に、開口部５を塞ぎ外筐体２と
内筐体３の間の空気層と、電子機器筐体１の外の外気と
の通風をできなくするに必要な任意形状も有し、効果的
な任意の位置に配置されている。

【００１９】内筐体３を回転させる回転手段７は、制御
手段８により、回転速度や停止位置を随時制御される。

【００２０】制御手段８は、検知手段９からの情報を基
に演算し、電子機器４に必要な放熱効果を発生させるた
めの、内筐体３の壁の回転速度、停止位置を随時決定
し、回転手段７を制御する。

【００２１】検知手段９は、電子機器筐体１の外の外
気、外筐体２と内筐体３の間の空気層、内筐体３内の雰
囲気の各温度、流速、電子機器４への供給電力と、内筐
体３の壁の回転状況を検知し、制御手段８に伝送する。

【００２２】次に、図１の放熱構造の動作について、図
を参照して説明する。

【００２３】図２は、図１の側面（矢視Ａ）から見た断
面図であり、図３は、図１の上部（矢視Ｂ）から見た断
面図である。

【００２４】電源は、電子機器筐体１内へ供給され、電
子機器４、回転手段７、制御手段８、検知手段９に分配
されると、電子機器４、回転手段７、制御手段８、検知
手段９が稼動し始める。

【００２５】電子機器４が稼動すると当該機器から熱が
発生し、内筐体３内では、機器から発生した熱により雰
囲気の温度が上昇し自然対流が発生する。

【００２６】そして、更に雰囲気の温度が上昇すると、
内筐体３自体も熱せられ、外筐体２と内筐体３の間の空
気層の温度も上昇し、空気層でも自然対流が発生し始め
る。

【００２７】検知手段９では、複数箇所における電子機
器筐体１の外の外気、外筐体２と内筐体３の間の空気
層、内筐体３内の雰囲気の、各温度、流速を検知すると
ともに、電子機器４への供給電力と、内筐体３の壁の回
転状況を検知し、制御手段８に随時伝送する。

【００２８】制御手段８では、検知手段９から随時伝送
されてくる検知情報を基に演算を行い、電子機器４の放
熱に必要な内筐体３の壁の回転速度を決定し回転手段７
へ制御信号を伝送する。

【００２９】回転手段７は、制御手段８から伝送された
制御信号に基づき内筐体３の回転を駆動し、内筐体３に
設けられたフィン６の攪拌作用により内筐体３の内部の
雰囲気及び空気層が循環される。

【００３０】通常、電子機器等が稼働すると、内筐体３
内の雰囲気が外気温を上回るので、制御手段８では、電
子機器を冷却させるために、フィン６の回転動作及び開
口部５を通じて外気と空気層との通風が行われるが、電
子機器等の発熱量が少なく開口部を閉塞し外気を取り込
まない方が冷却効果が高いと判断すると、開口部５を塞
ぐ位置にフィン６が停止するように制御する。

【００３１】また、フィン６の当該位置での停止は、空
気層への異物の混入堆積、小動物の進入を塞ぐ機能も兼
ねる。

【００３２】次ぎに、図３を用いて空気層の攪拌、及び
空気層と外気との通風について説明する。図示したフィ
ン６の形状では、開口部５を塞げる形状にはなっていな
いが、開口部の寸法を考えれば容易に形状を決定できる
ことはいうまでもない。

【００３３】制御手段８からの制御信号に基づき回転手
段７が回転駆動し、これに係合する内筐体３は、回転方
向１１に回転し始める。内筐体３の回転に伴い内壁及び
外壁に取り付けられたフィン６も、内筐体３と共に回転
を始め、内筐体３内の雰囲気を攪拌し、これにより電子
機器４の周囲の雰囲気も循環される。また、内筐体３と
外筐体２の間をしめる空気層も、当該空間に設けられた
フィン６により、空気層の流れ方向１２に攪拌循環され
ると同時に、外気の導入流の方向１３から外気が導入さ
れ、外気への排気流の方向１４へ空気層の熱せられた空
気が排気されることで空気層の温度を下げることができ
る。

【００３４】また、フィン６の回転動作は、空気層の冷
却のみならず、外筐体２と内筐体３との間の混入した異
物や進入した小動物などを、開口部５から電子機器筐体
１の外へ掻き出す。

【００３５】フィン６の回転による冷却が完了すると、
開口部５からの異物混入等を防止するために開口部５を
塞ぐ所定の位置にフィン６を停止する。この際、制御部
８では、フィンの回転動作前にフィン６の停止位置を初
期値として保持し、回転数等により停止位置を決定し、
回転手段７の回転を制御する。また、制御部８から受け
た初期値に基づき、回転手段７において、回転数を係数
し制御部８からの停止信号に基づき停止のタイミングを
決定するようにしてもよい。

【００３６】次に、本発明の第１の実施の形態の効果に
ついて説明する。

【００３７】本発明の第１の実施の形態では、電子機器
に必要な放熱効果を発生させるために必要な空気の対流
を、内筐体の壁を回転させる回転手段による内筐体の回
転運動で発生させているため、筐体内へＦＡＮなどの特
別な強制空冷装置の付加、ＦＡＮような吸排気に必要な
対流スペースを確保する必要がない。

【００３８】このため、筐体を小さくでき、ＦＡＮの騒
音がないため、携帯用の小型装置にも適用できる。

【００３９】また、開口部は内筐体の停止位置を制御
し、フィンにより塞ぐ事ができるので、開口部の開閉を
行う弁と弁の開閉を行う開閉機構を設ける必要がない。

【００４０】このため、開閉機構の故障により、弁の開
閉ができなくなり、外筐体と内筐体の間の空気層への外
気導入、および、空気層から外気への排気ができなくな
ることがない。および、フィンが内筐体と共に、外筐体
と内筐体の間を回転しているため、外筐体と内筐体の間
に混入した異物や進入した小動物などを、開口部から掻
き出せるため、異物や小動物が堆積し空気層の流れを阻
害することがない。

【００４１】さらに、内筐体を回転させる回転手段を、
制御手段で検知手段からの情報などを基に演算し、随
時、制御しているため、消費電力を節約できる。

【００４２】

【実施例】次に、本発明の第１の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。

【００４３】図４は、本発明の第１の実施例の構成を示
す分解斜視図である。

【００４４】前記回転手段７は、小型のモーター１５
と、中央部に前記モーター１５の駆動軸と勘合し固着す
る穴を有し、内筐体３を回転させるに可能な形で内筐体
３の内壁に接触する弾力性のあるローラー１６とで構成
される。

【００４５】また、基板１０上には、内筐体３の下端部
が勘合し、内筐体３が前記ローラー１５の回転により回
転可能な潤滑性を有した溝１７が形成されている。

【００４６】次に、本実施例の動作について、説明す
る。内筐体３内の雰囲気の温度が上昇し、空気層の温度
も上昇したことを検知すると、制御手段８は、モーター
１５に駆動信号を送出し、モーター１４が回転を始め
る。これに連動してモーター１５に連結されたローラー
１６が回転し、これに当接する内筐体３の内壁を押しつ
け回転することで、内筐体３は、溝１７に下端を勘合さ
せた状態でモーターの回転方向と逆方向に回転を始め
る。

【００４７】本実施例では、内筐体の回転を、モーター
に取り付けた弾力性のあるローラーの回転を内筐体の内
壁に接触させ伝え、内筐体下端を潤滑性のある溝内で保
持し回転させる回転手段により実現させているため、内
筐体の滑らかな回転を得ることができる。

【００４８】このため、内筐体の回転始動、停止時の衝
撃、および、回転中の振動などが電子機器筐体に与える
影響を小さくできることから精密な装置にも適用でき
る。

【００４９】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して詳細に説明する。

【００５０】図５は、本発明の第２の実施例の構成を示
す分解斜視図である。

【００５１】第２の実施例では、電子機器４等を内包す
る内筐体３を、軽量化し、内壁及び外壁に設けるフィン
６も十分軽量大型なものを採用し、開口部から空気層に
流れ込む風力を利用してフィンを回転させることを特徴
とする。また、基板上には、内筐体３がフィン６から伝
達された風力により回転することができる程度の潤滑性
の高められた溝１７が形成されている。

【００５２】そして、フィン６による冷却が完了し、内
筐体３の回転を停止するために、内筐体３内には、パッ
ド１８が設けられ、制御部８からの制御により、内筐体
３の内壁にこのパッドを押し付け内筐体３の回転を停止
させる。

【００５３】次に、第２の実施例の動作について、図を
参照して説明する。図５で、開口部５から外筐体２と内
筐体３の間に電子機器筐体１の外気から風が流れ込む
と、十分軽量化されたフィン６は、風の流入方向の面積
に応じた風圧を受け、フィン６を介してこの風力が内筐
体３に伝達する。

【００５４】内筐体３に伝達されたが風力は下端部に伝
えられ、内筐体３は、潤滑性の高い溝１７に勘合した状
態で回転を始める。

【００５５】内筐体３の回転と停止位置は、制御手段８
からの制御により、パッド１８が内筐体３の内壁に押し
付けられることで制御される。

【００５６】本実施例によると、内筐体の回転の動力源
として、開口部から流入する風力を利用しているため、
内筐体を回転させるための特別な駆動装置が必要でな
い。このため、駆動装置分の消費電力を削減できるの
で、電子機器自体の発熱が小さく、風力による内筐体の
回転で十分な放熱効果が得られる装置の場合には、低消
費電力の経済的な省電力装置が実現できる。

【００５７】

【発明の他の実施の形態】次に、本発明の第２の実施形
態について図面を参照して詳細に説明する。

【００５８】前述の実施の形態では、内筐体３の内壁及
び外壁にのみフィン６を設けた構成としたが、図６に示
した本実施の形態においては、この他に外筐体２の内壁
にもフィン６が設けられている。

【００５９】電子機器４の発熱が大きくなると、所要の
放熱を得るためには、より大きな熱交換を可能とするた
めに内筐体３の回転数を上げ高回転を維持する必要があ
り、回転手段７への負担が大きくなる。更に、回転手段
を内筐体３内に設置する構成を採用する場合、回転手段
７からの発熱が放熱効果を低下させることも考え得る。

【００６０】そこで、所要の放熱を無理なく得るため、
本実施の形態では、フィン６を外筐体２の内壁にも設置
し、内筐体３が回転し共に回転するフィン６により起こ
された空気層の流れが、外筐体２の内壁に設置されたフ
ィン６に衝突し、空気層の攪拌循環が促進され、空気層
と外筐体２の内壁における熱交換効率が向上すること
で、内筐体３の回転数を抑えることができ、回転手段７
への負担を減らすことができる。

【００６１】また、本実施の形態により、第１の実施の
形態の効果に加えて、回転手段の負担を減らし装置寿命
を延ばし、更に消費電力を低減できる効果をも得ること
ができる。

【００６２】次に、第３の実施形態について、図面を参
照して詳細に説明する。図７を参照すると、上記実施の
形態のフィン６の形状とは異なり、内筐体３の外壁に設
けたフィン６と、外筐体２の内壁に設けたフィン６が千
鳥状となるように形成したことを特徴とする。

【００６３】電子機器４の発熱が大きくなると、所要の
放熱を得るため、外筐体２と内筐体３の間の空気層と外
筐体２の内壁においてより多くの熱交換が必要となる。

【００６４】そのため、表面積を増加させる目的でフィ
ン６の枚数を増やす必要があるが、枚数が増えすぎると
空気層がフィン６毎に小さな空間に区切られ、熱の伝達
能力が低下し熱交換効率が低下するという問題がある。

【００６５】そこで、本実施の形態においては、上記の
如くフィン６を内筐体３及び外筐体２の壁に千鳥状とな
るように形成したのであるが、外筐体２の内壁に設けた
フィン６と一定空間を確保し勘合するように加工されて
いるため、空気層は連続性を保つことができ高い熱交換
性を実現できる。また、内筐体３と外筐体２の熱交換面
積が増加し、熱交換距離が短縮され、内筐体３が停止時
でも、ある程度の熱交換を行うことができる。

【００６６】以上の説明した実施の形態においては、回
転手段を内筐体３の内部に設けた説明であったが、内筐
体３の内部に設ける必然性は全くなく、内筐体３と外筐
体２との間の空気層に設けても構わない。

【００６７】本発明の第３の実施の形態は、第１、第２
の実施の形態の効果に加えて、さらに高い熱交換性を実
現できるという効果も有する。

【００６８】

【発明の効果】第１の効果は、筐体内にファンが不要で
あるということである。このため、筐体が小さくなり、
用途や設置場所の選択範囲を広げることができる。その
理由は、空冷による、筐体内の空気の攪拌に、必要な空
気の対流を、筐体を２重化し、内筐体を回転させること
で発生させているためである。

【００６９】第２の効果は、安定した外気の筐体内への
導入が得られることである。このため、電子機器の雰囲
気温度上昇を適当に保つことができ、装置寿命の延命、
および、信頼性の向上が図れる。その理由は、内筐体と
共に内筐体の外壁に取り付けられたフィンが回転してい
るため、外筐体と内筐体の空間に開口部から進入した異
物などがフィンにより掻き出されるため、外筐体に設け
られた外気を筐体内に通風させるための開口部が塞がれ
ることがないからである。

【００７０】第３の効果は、騒音を小さくできることで
ある。このため、設置場所の選択範囲を広げることがで
きる。その理由は、空冷による、筐体内の空気の攪拌循
環に、必要な空気の対流を、２重化した内筐体を回転さ
せることで発生させているため、騒音の原因となってい
るファンの回転羽根が回転し空気の対流を発生させると
きに、発生する風きり音が発生しないためである。

【００７１】第４の効果は、筐体内に放熱むらが発生し
難いことである。このため、筐体内における電子機器の
実装位置の範囲が広がり、筐体内の空間を有効に使え、
実装密度が高められる。その理由は、電子機器が実装さ
れる、内筐体自体が回転するため、内筐体内には必ず空
気の対流が発生するからである。

【００７２】第５の効果は、適正な放熱効果を経済的に
維持できることである。このため、装置の省電力化が図
れ、バッテリーなどでの駆動時間を長くすることがで
き、装置の適用範囲を広げることができる。その理由
は、内筐体を回転させる回転手段を、制御手段で検知手
段からの情報などを基に演算し、随時、制御しているか
らである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態の構成を示
す分解斜視図である。

【図２】図２は、図１の側面（矢視Ａ）から見た断面図
である。

【図３】図３は、図１の上部（矢視Ｂ）から見た断面図
である。

【図４】図４は、第１の実施例の構成を示す分解斜視図
である。

【図５】図５は、第２の実施例の構成を示す分解斜視図
である。

【図６】図６は、第２の実施の形態に係る筐体の上部
（矢視Ｂ）から見た断面図である。

【図７】図７は、第３の実施の形態に係る筐体の側面か
ら見た断面図である。

【符号の説明】

１ 電子機器筐体 ２ 外筐体 ３ 内筐体 ４ 電子機器 ５ 開口部 ６ フィン ７ 回転手段 ８ 制御手段 ９ 検知手段 １０ 基板 １１ 内筐体の回転方向 １２ 空気層の流れ方向 １３ 外気の導入流の方向 １４ 外気への排気流の方向 １５ モーター １６ ローラー １７ 溝 １８ パッド

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱性を有する機器を設置する基板と、
   前記機器を内包し前記基板に設置される内筐体と、この
   内筐体と空気層を隔てて内筐体を包囲する外筐体と、前
   記基板上で前記内筐体を回転させる回転手段とを備えた
   ことを特徴とする筐体の放熱構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の筐体の放熱構造におい
   て、前記空気層と外気との通風が可能な開口部を前記外
   筐体に設けたことを特徴とする筐体の放熱構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の筐体の放熱構造に
   おいて、前記内筐体の内壁及び外壁の双方又は一方の任
   意の位置に、任意形状のフィンを設けたことを特徴とす
   る筐体の放熱構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の筐体の放熱構造におい
   て、前記外筐体の内壁にフィンを設けたことを特徴とす
   る筐体の放熱構造。
5. 【請求項５】 前記内筐体の外壁に設けたフィンを、回
   転停止時に前記開口部を塞ぐような形状としたことを特
   徴とする請求項３又は４記載の筐体の放熱構造。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかにおいて、外
   気の温度を検知する第１の検知手段と、空気層の温度を
   検知する第２の検知手段と、前記内筐体の内部の雰囲気
   を検知する第３の検知手段を設け、前記各々の検知手段
   から検知された結果を用いて前記内筐体の回転を制御す
   ることを特徴とする筐体の放熱構造。