JP2004259941A

JP2004259941A - 電子装置の筐体構造とその放熱方法

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Publication number: JP2004259941A
Application number: JP2003049112A
Authority: JP
Inventors: Takashi Oyamada; 孝士小山田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: US7161804B2; CN1268193C; US20040165352A1; CN100378973C; CN1543304A; JP4325219B2; CN1797751A

Abstract

【課題】通信機器等の電子装置に使用される密閉筐体において、内部圧力の変化を抑制しつつ放熱するとともに、外部からの水蒸気や有害ガスの侵入を防止し、結露や電気回路部品の腐蝕等による事故を防止する。
【解決手段】密閉筐体は、本体１と蓋２と可動フィン７とを備えており、可動フィン７は、密閉筐体の内部温度の変化に伴う密閉筐体の内部気圧の変化に応じて、筐体の内外に自動的に習動できるように構成されており、密閉筐体の内部のパッケージ４に搭載された電気回路部品からの発熱により密閉筐体の内部の温度が上昇した場合には、密閉性を保ったまま可動フィン７の放熱面積を増やすことができるので、放熱効果を上げることができる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信機器等の電子装置に関するものであり、特に密閉筐体を有する電子装置の筐体構造およびその放熱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信機器等の電子装置で使用される密閉筐体では、筐体内部のパッケージ等に実装される電気回路部品からの発熱や外部環境の変化によって引き起こされる筐体内部の温度上昇を抑制して電子装置の動作の信頼性を高めるために、フィン等の放熱構造が筐体の外表面に設けられ、その放熱効果によって筐体の放熱容量は決定されている。そして、筐体の放熱容量は、筐体内部の総発熱量を上回るように設定され、その放熱構造として、密閉筐体の外表面に露出した外部ヒートシンクを有する電子装置の冷却構造がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、密閉筐体を有する電子装置では、筐体内部の温度が上昇すると筐体内部の気圧も高くなるので、例えば四フッ化エチレン系のメンブレンフィルタ（ゴアテックス等）を取り付け、電子装置の動作の信頼性を高めることもある。また、水の入った管を用いることにより気圧の変化を抑制して、電子装置の動作の信頼性を高めた筐体もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１５４８８８号公報（第３頁、図１）
【特許文献２】
特開平７−１７６８７７号公報（第２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の電子装置で使用される密閉筐体においては、筐体内部の気圧の変化を、例えばメンブレンフィルタを使用して調整した場合には、メンブレンフィルタを通過して外部から侵入する水蒸気や有害ガスにより筐体内部に結露が発生したり、筐体内部の電気回路部品が腐蝕したりする等の現象が起こるという問題があり、それを解決するために水の入った管を用いて調整した場合には、水が蒸発すればその効果がなくなるという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、密閉筐体の密閉性を改善し、外部からの水蒸気や有害ガスの侵入を防止して、筐体内部の結露や電気回路部品の腐蝕等による事故を防止することができる電子装置の放熱構造およびその放熱方法であって、更に動作の信頼性を高めると同時に、更に放熱効果を高めることのできる放熱構造およびその放熱方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の筐体構造は、密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、前記密閉筐体の内部温度の上昇に応じて、前記密閉筐体の外部に突出する可動フィンを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の筐体構造は、密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、前記密閉筐体の上部に第１の穴、下部に第２の穴を有し、前記第１の穴及び前記第２の穴に連結された内容積が変動可能なベローズの容器とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の筐体構造は、密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、前記密閉筐体の上部に第１の穴、下部に第２の穴を有し、前記第１の穴及び前記第２の穴に連結された伸縮可能なバルーンとを有することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下，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。
【００１１】
第１の実施の形態の断面図を図１、図２、図３に示す。図２および図３は、図１の７を含む部分の奥行き方向の断面図の一部を示している。本体１と蓋２は、パッキン３を介して結合され、密閉筐体を構成している。
【００１２】
密閉筐体内には、電気回路部品が実装されたパッケージ４等が取り付けられた基板５が組み込まれている。
【００１３】
パッケージ４は、電気回路部品が発生する熱を放熱するために、熱伝導部材２０を介して、本体１の内面の一部である放熱フィン６の内面に密着して組み込まれている。
【００１４】
そして、本体１にはガイド部８が備えられており、可動フィン７は、筐体内部の気圧の増減により、ガイド部８により円滑にガイドされて習動する構造となっている。
【００１５】
また、筐体外部と内部とを遮断して内部の気密を保持するために、気密手段が設けられている。すなわち、可動フィン７の根元の周囲に設けられた溝９にＯリング１０が装着され、Ｏリング１０によりガイド部８と可動フィン７との隙間の気密が保持される。
【００１６】
更に、可動フィン７の重量と筐体内部の気圧とのバランスをとり、気圧が相対的に低くなると可動フィン７を図２の位置に復元する方向に移動させる目的で、可動フィン７とガイド部８の内面との間にバネ１１が装備されている。これら可動フィン７、ガイド部８及び気密手段を備えた構成は、図１に示されるように筐体に必要な放熱容量に応じて複数設けられる。
【００１７】
ガイド部８の熱を可動フィン７に効率よく伝導する目的でガイド部８と可動フィン７の間に、シリコングリス等の高熱結合部材が塗布される。そして、熱伝導効率をさらに高める目的で、パッケージ４等の発熱部分と可動フィン７との間をつなぐ高熱伝導率特性を有する可撓性シート１２が備えられる。すなわち、図２に示すように、例えば、可撓性シート１２は、その一端が放熱フィン６の筐体内側部分とパッケージ４との間に挟まれ、その他端が可動フィン７の中央に埋め込まれるようにして、放熱フィン６と可動フィン７との間で熱を伝導する。そして、可撓性シート１２の前記両端を結ぶ部分は、可動フィン７が筐体の外側へ移動することができるように弛みを持たせて形成される。
【００１８】
第１の実施の形態の動作を図１、図２、図３を使って説明する。
図１，２を参照すると、通信機器の稼動時には、密閉筐体内部のパッケージ４で発生した熱は、本体１の放熱フィン６の内面部分に伝わる。そして、放熱フィン６の部分に伝わった熱は、放熱フィン６の放熱作用でも放熱されるが、その一部は可撓性シート１２によりガイド部８から可動フィン７に伝わり、可動フィン７と外気との熱交換作用により放熱される。本実施の形態においては、筐体の外部環境や内部発熱量の変化で、密閉筐体の内部の気圧が上昇すると、バネ１１に抗して可動フィン９の筐体内部側を押し出すように働く力が強くなり、可動フィン７は筐体の外側方向に移動する。その結果、図３のように可動フィン７の表面が、大きく筐体の外に露出することになる。このようにして筐体の外気に対する放熱面積は、実質的に可動フィン７が露出した分だけ増加するので、放熱効果はその分だけ増加する。
【００１９】
つまり、筐体内の発熱体から可撓性シート１２に伝わる熱は可動フィン７が移動して可撓性シート１２が伸びた状態（図３）においても、可動フィン７の中心に伝わって移動するので、可動フィン７による放熱作用は効率が良くなったことになる。
【００２０】
逆に、図３のような高温状態から筐体内部の温度が下がると、可動フィン７の内面を押し出す圧力が弱まり、その圧力よりもバネ１０の作用が強くなると、可動フィン７は図２の状態に戻る方向に移動する。このようにして、筐体内部の気圧は、バネ１１とのバランス状態において、可動フィン７を移動させることにより自動的に調整される。そして、可動フィン７の移動中に、Ｏリング１０は、外気と内部空気とを遮断するとともに、外部からの水の浸入も防止している。
【００２１】
次に、本発明の第２の実施の形態を図４、図５に示す。
【００２２】
本実施の形態においては、可動フィン７とガイド部８との間に設定温度において形状復帰する復帰部材１３が設けられており、それ以外は前述の第１の実施の形態と同じ構成である。復帰部材１３は、高温時においては、例えば図５で示されるような伸びたバネ形状に設定され、常温時においては、図４のように縮んだバネ形状をしている。
【００２３】
通信機器の稼動時において、筐体内部の温度が上昇すると、復帰部材１３は、前述の第１の実施の形態と同様、バネ１１に抗して可動フィン７をガイド部８の外側に向けて押出すように作用しながら形状復帰し、予め設定された温度になると図５の状態になる。なお、本実施の形態においては、可動フィン７は、バネ１１とともに復帰部材１３の作用力のバランスにより移動することになる。
【００２４】
このようにして、高温状態にあっては、可動フィン７の表面が大きく外気に露出することになるので、前述の第１の実施の形態と同様に、実質的な放熱面積が増加して、効率良く放熱が行われる。そして、可動フィン７が移動して大きくなった内部空間の分だけ、気圧を下げることができるので、その結果、高温状態における内部圧力が調整されることになる。
【００２５】
なお、第２の実施の形態においては、バネ１１を必ずしも設ける必要はない。この場合、筐体内部の温度変化に従って、復帰部材１３の作用で可動フィン７の位置が調整されることになる。
【００２６】
また、本発明の第３の実施の形態を図６により説明する。
図６において、密閉筐体の上方には、上昇した比較的温度の高い空気が通る第１の穴１４が設けられるとともに、密閉筐体の下方には、第２の穴１５が設けられる。この第１の穴１４には内容積が変動可能なベローズ容器１６の上端が連結される。第２の穴１５には管１７が連結され、容器１６の下端には、気密および防水を保ちつつ移動可能なようにＯリング１８を介して管１７が挿入される。
【００２７】
この構成において、温度上昇に伴って気圧が上昇すると、筐体内部の比較的高い温度の空気が第１の穴１４から容器１６に入り、容器１６は、Ｏリング１８が管１７に沿って移動する方向に膨らみ（図６に、破線で図示）、その内容積が大きくなる。その結果、密閉筐体内の気圧が調整されることになる。一方、この容器１６内に流れ込んだ空気の熱は外気に放熱され、温度が下がった空気は下方に移動して、第２の穴１５から筐体内へ入る。そして、筐体内の温度が下がり、気圧が下がると、容器１６の内容積は小さくなる。
【００２８】
更に、本発明の第４の実施の形態を図７により説明する。
図７において、前述の第３の実施の形態における容器１６の代わりに第１の穴１４と第２の穴１５との間に伸縮可能なバルーン１９を連結する。この構成において、第３の実施の形態と同様、温度上昇に伴い気圧が上昇すると、筐体内部の気圧の上昇に応じてバルーン１９の内容積が大きくなり（図７に、破線で図示）、筐体内の比較的高い温度の空気は第１の穴１４からバルーン１９に入り、バルーン１９に流れ込んだ空気の熱は外気に放熱され、第２の穴１５の方向に移動し、筐体内に戻ることになる。その結果、前述の第３の実施の形態と同様、密閉筐体内の気圧は調整されることになる。そして、筐体内の温度が下がり、気圧が下がると、バルーン１９は縮む。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば、可動フィンを備え、密閉筐体の内部温度の変化に伴う気圧の変化に応じて、前記可動フィンが筐体内外に自動的に習動できるように構成したので、内部温度が上昇した場合、密閉性を保ったまま放熱面積を増やすことができ、放熱効果を上げることができる。そのため、筐体外部の有害ガスや高湿度の外気の侵入を防止することができるので、通信機器等の電子装置の信頼性を上げることができる。
【００３０】
また、本発明によれば、内容積が可変するベローズ容器または伸縮可能なバルーンを備え、密閉筐体の内部温度の変化に伴う気圧の変化に応じて、前記ベローズ容器または前記バルーンの内容積が変化するので、密閉筐体の内部の気圧が調整される。そのため、筐体外部の有害ガスや高湿度の外気の侵入を防止することができるので、通信機器等の電子装置の信頼性を上げることができる。また、ベローズ容器またはバルーン内に温度が高い空気が容器に入り、その空気の熱を外気に放熱し、温度が下がった空気が筐体内に戻るので、密閉性を保ったまま放熱効果を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による筐体構造を示す第１の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態による筐体構造を示す第２の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態による筐体構造を示す第３の断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による筐体構造を示す第１の断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態による筐体構造を示す第２の断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による筐体構造を示す断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態による筐体構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１本体
２蓋
３パッキン
４パッケージ
５基板
６放熱フィン
７可動フィン
８ガイド部
９溝
１０Ｏリング
１１バネ
１２可撓性シート
１３復帰部材
１４第１の穴
１５第２の穴
１６容器
１７管
１８Ｏリング
１９バルーン
２０熱伝導部材

Claims

密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、
前記密閉筐体の内部温度の上昇に応じて、前記密閉筐体の外部に突出する可動フィンを有することを特徴とする筐体構造。
前記可動フィンは、前記密閉筐体に空けられたガイド穴を通して前記密閉筐体の外部に突出し、前記ガイド穴との間に気密手段を有することを特徴とする請求項１記載の筐体構造。
前記電気部品回路が実装されたパッケージ等の発熱部分と前記可動フィンとの間を、高熱伝導性を有する可撓性シートでつないだことを特徴とする請求項１から請求項２いずれか一項記載の筐体構造。
前記可動フィンは、設定温度で形状復帰する部材により前記筐体外部に突出することを特徴とする請求項１から請求項３いずれか一項記載の筐体構造。
密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、
前記密閉筐体の上部に第１の穴、下部に第２の穴を有し、前記第１の穴及び前記第２の穴に連結された内容積が変動可能なベローズの容器とを有することを特徴とする筐体構造。
密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の筐体構造であって、
前記密閉筐体の上部に第１の穴、下部に第２の穴を有し、前記第１の穴及び前記第２の穴に連結された伸縮可能なバルーンとを有することを特徴とする筐体構造。
密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の放熱方法であって、
可動フィンが、前記密閉筐体の内部温度の上昇に応じて、前記密閉筐体の外部に突出することを特徴とする放熱方法。
前記可動フィンは、前記密閉筐体に空けられたガイド穴を通して気密を保ちつつ外部に突出することを特徴とする請求項７記載の放熱方法。
高熱伝導性を有する可撓性シートにより前記電気部品回路が実装されたパッケージ等の熱が前記可動フィンに伝えられることを特徴とする請求項７から請求項８いずれか一項記載の放熱方法。
形状復帰する部材が温度により変形することにより、前記可動フィンが前記筐体外部に突出することを特徴とする請求項７から請求項９いずれか一項記載の放熱方法。
密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の放熱方法であって、
前記電気部品回路が実装されたパッケージ等の熱により、前記密閉筐体の上部の第１の穴と下部の第２の穴とに連結されたベローズの容器の内容積が変動することを特徴とする放熱方法。
密閉筐体の中に電気部品回路を有する電子装置の放熱方法であって、
前記電気部品回路が実装されたパッケージ等の熱により、前記密閉筐体の上部の第１の穴と下部の第２の穴とに連結された伸縮可能なバルーンが伸縮することを特徴とする放熱方法。