JP2001284862A - 電子機器冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、回路部品で発生した熱を効率
良くプリント板カバーに伝導し、強制空冷することによ
って、効果的な冷却が可能な電子機器冷却装置を提供す
る。 【解決手段】 電子機器１０を、回路部品とアルミニウ
ム製表側プリント板カバーとの間、及びプリント配線基
板の裏面とアルミニウム製裏側プリント板カバーとの間
に低硬度放熱シリコンゴムシートを介在させて構成し、
回路部品で発生した熱をむらなく、速やかに表裏のプリ
ント板カバーへ伝導する。また、電子機器間に冷却空気
を効率的に流すために、電子機器１０を収納する筐体３
の外気導入口付近に案内板を設けるとともに、筐体内部
の通気路６３に通気路断面積調整用の仕切板６５を設け
て外から導入された空気を整流し、それぞれの電子機器
間に空気を一定方向にかつ均等に流し、電子機器１０を
効果的に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回路部品を搭載し
たプリント配線基板を有する電子機器をむらなく効果的
に冷却するための電子機器冷却装置に係り、とくにプリ
ント配線基板等の主要回路部品に直接外気を接触させな
いように、筐体内部を通気させる間接強制空冷方式とす
るのに適した電子機器冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子機器に収納されるプリント
配線基板は、自然空冷あるいは強制空冷によって、基板
上に搭載された回路部品の温度上昇を抑え、回路が常に
正常動作するように構成されている。

【０００３】しかし、屋外に設置され風雨にさらされた
状態で使用されたり、あるいは航空機や船舶等に搭載さ
れ、例えば摂氏−５４度から＋７１度程度までの厳しい
環境条件下で使用される電子機器では、図５に示すよう
に電子回路が密閉形筐体内に組み込まれ、筐体を強制空
冷で冷却することによって、内部回路部品の温度上昇を
抑えるように構成されている。

【０００４】即ち、図５は従来のプリント配線基板を搭
載した電子機器を示すもので、ＩＣ等の回路部品１を搭
載した多数のプリント配線基板２はコネクタ２１を介し
て、筐体３内に着脱自在に多数収納される。プリント配
線基板２では１枚当たり例えば２０〜３０Ｗ程度の電力
が消費され、回路部品１で発生した熱は図６（ａ）及び
（ｂ）にも示すようにアルミニウム製の冷却板４から周
縁部に取り付けられた基板ホルダー５を経て筐体３に熱
伝導される。筐体３の両側には内部に放熱フィンを有し
た冷却路３１が形成され、強制空冷用のファン６による
送風によって冷却される。なお、３２は筐体３の上面カ
バーである。

【０００５】基板ホルダー５はプリント配線基板２が筐
体３に収納された状態で、冷却ガイド３３に密着し、回
路部品１からの熱を冷却ガイド３３から筐体３全体に伝
導する機能を有する。即ち、図７に要部を拡大して示す
ように、ねじ棒５１を回転させることによって、両端側
の第１のテーパブロック５２は中央で冷却板４に接続固
定された第２のテーパブロック５３のテーパ面（摺動
面）に沿って相対移動するから、第１のテーパブロック
５２では冷却ガイド３３のレール３３ａを押圧して固定
（ロック）され、熱伝導が行われる。

【０００６】このように従来のプリント配線基板装置
は、回路部品１で発生する熱は冷却板４を介して基板ホ
ルダー５、冷却ガイド３３に順次伝導される。しかしな
がら、アルミニウム製の冷却板４自体は熱伝導体ではあ
るものの、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、プリン
ト配線基板２の基板面に多数搭載された回路部品１の配
置パターンに応じて、また回路部品１の各リード線を避
けるように複雑な打ち抜きパターンとなっている。従っ
て、基板ホルダー５までの熱伝導路の中には幅が狭く熱
が十分伝導されない通路も発生し、各回路部品１で発生
する熱を効率良く基板ホルダー５まで伝導させることは
困難であった。従って、回路部品１で発生する熱が部分
的にその取付け位置付近に滞留し、異常温度状態を形成
し、良好な回路動作が保障されなくなるという欠点があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のプリント配線基板装置は、熱伝導体である冷却板が、
複雑な切り欠き形状となることから、回路部品で発生す
る熱を効率的に基板ホルダーに伝導されないという欠点
があり、改善が要望されていた。

【０００８】そこで、本発明は、上記の点に鑑み、簡単
な構成で、回路部品で発生した熱を効率良く、プリント
板カバーに伝導し、強制空冷することによって、効果的
な冷却が可能な電子機器冷却装置を提供することを目的
とする。

【０００９】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る電子機器冷却装置は、回路部品が搭載
されたプリント配線基板と、該プリント配線基板の表面
と裏面に各々取り付けられる放熱性能を有するプリント
板カバーと、これらのプリント板カバーと前記回路部品
又は前記プリント配線基板との間に介在する放熱弾性シ
ートとを有し、前記回路部品から熱を前記プリント板カ
バーに熱伝導させ放熱する電子機器と、該電子機器を複
数収納する筐体と、該筐体内を強制空冷するための送風
手段を備えたことを特徴としている。

【００１１】前記電子機器冷却装置において、外気を前
記プリント配線基板に直接接触させない間接強制空冷方
式であるとよい。

【００１２】前記筐体には、前記電子機器が回路部品面
を前側にして、奥行き方向に多数枚並べて収納されてお
り、前記送風手段により外気を前方から吸い込み、各々
の電子機器間を通して後方へ排出させる構成としてもよ
い。

【００１３】前記筐体はそれぞれの電子機器の間に一定
方向に任意の風量を設定できる構造にするとよい。

【００１４】前記筐体は、外気導入口付近に整流のため
の案内板と、当該筐体内部の通気路に通気路断面積調整
用の仕切板と、前記電子機器相互間の通気路入口に入口
断面積調整用の調整板とを有する構成にするとよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電子機器冷却
装置の実施の形態を図１から図４に従って説明する。な
お、図５から図７に示した従来の構成と同一又は相当部
分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

【００１６】図１において、３は筐体、６は強制空冷用
送風手段としてのファン、１０はプリント配線基板を有
する電子機器であり、電子機器１０は筐体３内に複数収
納されるようになっている。各々の電子機器１０は、図
２に示すように、回路部品１を搭載したプリント配線基
板２の表面に、放熱弾性シートとしての表側低硬度放熱
シリコンゴムシート１３を介してアルミニウム製の表側
プリント板カバー１１を装着するとともに、プリント配
線基板２の裏面に、裏側低硬度放熱シリコンゴムシート
１４を介してアルミニウム製の裏側プリント板カバー１
２を装着、一体化したものである。つまり、各々の電子
機器１０ではプリント配線基板２上の回路部品１で発生
した熱は、表側において、表側プリント板カバー１１に
接着された表側低硬度放熱シリコンゴムシート１３を介
して、アルミニウム製の表側プリント板カバー１１に伝
導されるように構成配置される。また、裏側において、
プリント配線基板２の熱は裏側プリント板カバー１２に
接着された裏側低硬度放熱シリコンゴムシート１４を介
して、アルミニウム製の裏側プリント板カバー１２に伝
導されるように構成配置される。なお、カバー１１，１
２は取り外し可能となっている。

【００１７】前記電子機器１０を、例えば、図１及び図
３に示すように回路部品面を前側にして、奥行方向に多
数枚、並べて実装する場合は、強制空冷用のファン６の
送風によって外気を筐体３の前方から吸い込み（吸気
し）、各々の電子機器１０の間の隙間を通して筐体３の
後方に送風手段としてのファン６を通して排気すること
で冷却される。

【００１８】プリント配線基板を多数枚、筐体に実装す
る電子機器において、キャビネット等のさらに大きな筐
体に入れないで、単独に棚等に固定して使用される場合
は、前方から外気を吸い込んで、後方へ排出するのが一
般的な強制空冷である。航空機搭載機器においては、電
子機器の外形寸法が規格、例えばＡＲＩＮＣ（ＡＥＲＯ
ＮＡＵＴＩＣＡＬ ＲＡＤＩＯ ＩＮＣ）４０４Ａで規
定されており、この規格を適用する場合が多い。一方、
プリント配線基板も、外形寸法に関するいろいろな規格
があり、これらの規格を適用する場合がある。そうした
状況の中で、多数のプリント配線基板を順序よく、一列
に並べて筐体に実装する方が配線、又はマザーボードを
使用するのに都合が良いため、図３に示すように、部品
面を前側に、奥行方向に多数枚、並べて実装する。

【００１９】この電子機器１０を複数枚収納する筐体３
は、図３及び図４に示すように、吸気された空気の流れ
を整流用の案内板６１で整え、外気を効率良く筐体内部
のヘッダー通気路６３に導入するよう構成配置する。

【００２０】またヘッダー通気路６３の風速が一定にな
るようにヘッダー通気路断面積調整用の仕切板６５を、
ヘッダー通気路６３の断面積が外気導入口６２より遠ざ
かるほど減少するよう配置する。

【００２１】さらに分配通気路（電子機器相互間の通気
路）６４の入口断面積調整用の調整板６６を、それぞれ
の電子機器部入口に、その入口面積が外気導入口６２よ
り遠ざかるほど減少するよう配置し、分配通気路６４
に、つまり、それぞれの電子機器間に、空気を一定方向
にかつ均等に流れるようにする。

【００２２】この場合の強制空冷においては、外気がう
まく流れるように熱流体解析を行って設計する必要があ
るが、解析ソフトの普及により、実現できるようになっ
た。

【００２３】この実施の形態に示した電子機器冷却装置
においては、回路部品１とプリント板カバー１１との
間、及びプリント配線基板２の裏面とプリント板カバー
１２との間に低硬度放熱シリコンゴムシート１３，１４
を介在させ、回路部品１で発生した熱をむらなく、速や
かにプリント板カバー１１，１２へ伝導することがで
き、電子機器１０間を強制空冷することにより、効果的
に冷却することができる。さらに、カバー１１，１２に
より保護されているので電子機器内のプリント基板１は
ちり、ほこり、湿度等の影響が受けなくなる。

【００２４】さらに、電子機器１０間の冷却空気を効率
的に流すために、筐体３内の外気導入口６２付近に案内
板６１を設け、外から導入された空気を整流し、効率よ
く筐体内のヘッダー通気路６３へ導くことができる。ま
た、筐体内部のヘッダー通気路６３に通気路断面積調整
用の仕切板６５を設けて、通気路断面積を変化させるこ
とと、それぞれの電子機器部入口の入口断面積を入口断
面積調整用の調整板６６を設けて変化させることで、そ
れぞれの電子機器間に空気を一定方向にかつ均等に流す
ことができ、電子機器は効果的に冷却される。

【００２５】この実施の形態によれば、次の通りの効果
を得ることができる。

【００２６】(1) 簡単な構成により、回路部品１等で
発生する熱が効果的にプリント板カバー１１，１２まで
伝導され、筐体３内部を整然と流れる外気に効果的に放
熱でき、例えば回路部品１に直接、外気を接触させない
プリント配線基板の冷却方式に対して顕著な効果が得ら
れる。

【００２７】(2) 電子機器１０を収納する筐体３は外
気導入口付近に整流のための案内板６１と、筐体内部の
ヘッダー通気路６３に通気路断面積調整用の仕切板６５
と、それぞれの電子機器部入口に入口断面積調整用の調
整板６６を有することにより、筐体内の空気の流れを整
え、空気の流れの方向を一定にし、風量も任意に設定可
能であるために効果的な放熱を行うことができる。

【００２８】なお、上記実施の形態では、放熱弾性シー
トとして低硬度放熱シリコンゴムシートを用いたが、こ
れ以外の材質であっても放熱性に優れている弾性シート
であれば使用可能である。また、プリント板カバーはア
ルミニウム製である場合を例示したが、その他の銅等の
熱伝導性の優れた金属材質としてもよいことは明らかで
ある。

【００２９】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る電子
機器冷却装置によれば、簡単な構成で、効果的な熱伝導
及び効果的な筐体内部の外気の流れが可能となり、良好
に放熱されるものであるから、実用に際し顕著な効果が
えられる。例えば、車両、船舶や航空機等に搭載される
厳しい環境条件下で使用される電子機器において、従来
のＭＩＬ等の規格部品から一般の民生部品への使用も可
能となる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子機器冷却装置の実施の形態を
示す一部切り欠き斜視図である。

【図２】実施の形態における電子機器の１例を示す分解
斜視図である。

【図３】実施の形態における外気の流れを説明するため
の平断面図である。

【図４】実施の形態における電子機器相互間の分配通気
路の入口断面積を調整する機構部分を示す拡大斜視図で
ある。

【図５】従来のプリント配線基板装置を搭載した電子機
器を示す分解斜視図である。

【図６】（ａ）はプリント配線基板装置の平面図、及び
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】図５に示すプリント配線基板装置の基板ホルダ
ーを示す拡大斜視図である。

【符号の説明】

１ 回路部品 ２ プリント配線基板 ３ 筐体 ４ 冷却板 ５ 基板ホルダー ６ ファン １０ 電子機器 １１，１２ プリント板カバー １３，１４ 低硬度放熱シリコンゴムシート ２１ コネクタ ３１ 冷却路 ３２ 上面カバー ３３ 冷却ガイド ５１ ねじ棒 ５２，５３ テーパブロック ６１ 案内板 ６２ 外気導入口 ６３ ヘッダー通気路 ６４ 分配通気路 ６５ 仕切板 ６６ 調整板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回路部品が搭載されたプリント配線基板
   と、該プリント配線基板の表面と裏面に各々取り付けら
   れる放熱性能を有するプリント板カバーと、これらのプ
   リント板カバーと前記回路部品又は前記プリント配線基
   板との間に介在する放熱弾性シートとを有し、前記回路
   部品から熱を前記プリント板カバーに熱伝導させ放熱す
   る電子機器と、 該電子機器を複数収納する筐体と、 該筐体内を強制空冷するための送風手段を備えたことを
   特徴とする電子機器冷却装置。
2. 【請求項２】 外気を前記プリント配線基板に直接接触
   させない間接強制空冷方式であることを特徴とする請求
   項１記載の電子機器冷却装置。
3. 【請求項３】 前記筐体には、前記電子機器が回路部品
   面を前側にして、奥行き方向に多数枚並べて収納されて
   おり、前記送風手段により外気を前方から吸い込み、各
   々の電子機器間を通して後方へ排出させることを特徴と
   する請求項１又は２記載の電子機器冷却装置。
4. 【請求項４】 前記筐体はそれぞれの電子機器の間に一
   定方向に任意の風量を設定できる構造を持っていること
   を特徴とする請求項１，２又は３記載の電子機器冷却装
   置。
5. 【請求項５】 前記筐体は、外気導入口付近に整流のた
   めの案内板と、当該筐体内部の通気路に通気路断面積調
   整用の仕切板と、前記電子機器相互間の通気路入口に入
   口断面積調整用の調整板とを有することを特徴とする請
   求項１，２，３又は４記載の電子機器冷却装置。