JP2005150539A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱効率の高い電子機器を得る。
【解決手段】 ヒートシンク７と一体に形成された複数の電気部品実装モジュール３と、複数のモジュール３を実装する筐体２を備え、ヒートシンク７の周囲には、隣り合ったモジュール３のヒートシンク７同士を密着接続させるシール部８が設けられている。モジュール３を筐体２にコネクタ６を介して実装することにより、ヒートシンク７がシール部８を介して連結され、一連のヒートシンク７によって、筐体２内に密封されたダクト１１が形成される。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子機器に関するものである。

間接空冷電子機器は、電気部品を実装した複数のモジュールにより構成される電子機器において、電気部品による発熱を電気部品から隔離された空間を流れる冷却空気により放熱するものである。

例えば、特許文献１に開示された従来の冷却装置は、発熱体が取り付けられるフィンベースを有し、このフィンベースに多数の冷却用フィンを配列させ、この冷却用フィンの先端部に遮蔽部材を接合して、前記冷却用フィンの隙間それぞれを１本ずつの冷却管とし、この冷却管内に冷却空気を空気送風用ファンにより強制的に通風させるものである。

特開２００２−２１７５７６号公報

特許文献１に記載の従来の電子機器の冷却装置は、冷却空気の放熱フィン部以外への拡散を防止することで放熱効率を高めているが、ヒートシンクは筐体壁面に設置されており、発熱源である電気部品を実装したモジュールのベースプレートから筐体壁面のヒートシンクに至る伝熱経路途中で、モジュールと筐体との接触部ができるため、接触熱抵抗による伝熱ロスが発生し、放熱効率の低下が避けられないという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、放熱効率の高い電子機器を得ることを目的とする。

この発明に係る電子機器は、ヒートシンクと一体に形成された複数の電気部品実装モジュールと、複数の電気部品実装モジュールを実装する筐体を備え、ヒートシンクの周囲には、隣り合った電気部品実装モジュールのヒートシンク同士を密着接続させる接続部を有し、接続部を介して接続された一連のヒートシンクによって、筐体内に、密封された通風路が形成されるものである。

この発明によれば、電気部品実装モジュールとヒートシンクを一体形成することにより、伝熱経路途中における筐体と電気部品実装モジュールとの接触部をなくすことができるので、接触熱抵抗による伝熱ロスをなくし、放熱効率の高い電子機器を得ることができる。

以下、この発明の実施の様々な形態を説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による、電子機器１００の構成を示す分解図である。図に示すように、電子機器１００は、筐体２と、筐体２に実装された複数のモジュール（電気部品実装モジュール）３を有している。モジュール３は、ベースプレート４、電気部品５、コネクタ６を有する。また、モジュール３のベースプレート４の端部及び中央部にはヒートシンク７が一体的に形成されており、ヒートシンク７は周囲にシール部（接続部）８を有している。

また、図２は、図１に示す線分Ａ−Ａによる断面図である。図に示すように、複数のモジュール３が筐体２内に実装され、各々の隣り合ったモジュール３のヒートシンク７がシール部８を介して互いに密着して接続されている。シール部８を介して連結されたヒートシンク７は、ダクト（通風路）１１を形成している。また、筐体２には、ダクト１１の一端側の壁面に吸気口９が設けられると共に、ダクト１１の他端側の壁面に排気口１０が設けられている。

次に、電子機器１００の冷却方法について説明する。
筐体２の壁面に設けられた吸気口９から筐体２内へ吸気された冷却空気は、各々のモジュール３のヒートシンク７によって形成されているダクト１１を通過し、排気口１０から排出される。ここで、ヒートシンク７を密着接続しているシール部８は、ダクト１１を通過する冷却空気の漏れを抑えると共に、電気部品５と冷却空気の接触を防止している。

電気部品５から発生した熱はモジュール３のベースプレート４を伝導してヒートシンク７に達すると、ヒートシンク７を通過する冷却空気により放熱される。

ここで、電気部品５からヒートシンク７に至る伝熱経路中に存在する熱抵抗は、伝熱経路上の物理的接触部で生じる接触熱抵抗と、ベースプレート４の熱伝導に対する熱抵抗の２つに大別される。

実施の形態１では、伝熱経路上の物理的接触部は電気部品５とベースプレート４との接触部のみである。従来、伝熱経路上で筐体とモジュールとの間に存在した接触部は、モジュール３とヒートシンク７を一体的に形成することにより無くすことができるので、伝熱経路上の物理的接触部で生じる接触熱抵抗を低減でき、電子機器１００の放熱効率が向上するという効果がある。

また、ベースプレート４の熱抵抗は、その物性値及び板厚が同じ場合には、熱伝導経路長によって決まる。すなわち、熱伝導経路長が短い程その熱抵抗は小さくなる。実施の形態１では、図１に示すようにヒートシンク７をベースプレート４の中央部にも設置している。このように、電気部品５からヒートシンク７への熱伝導経路が最短になるような任意の位置にヒートシンク７を配置することにより、ベースプレート４の熱抵抗を低減することができるので、放熱効率をさらに向上させることができる。

また、実施の形態１によれば、ヒートシンク７をモジュール３と一体形成したことにより、筐体２にヒートシンクを設ける必要がなく、筐体の構造を簡素化できる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による、電子機器２００の構成を示す分解図である。図１と同一の符号は、同一或いは相当する構成要素を表している。また、図４は、図３に示す線分Ｂ−Ｂによる断面図である。

図３及び図４に示すように、実施の形態２では、筐体１２内の側壁部に沿って、ヒートシンク７を挿入するスリット（固定部）１４が設けられた仕切り板２３が設けられ、筐体１２の側壁と仕切り板２３によってダクト１３が形成されている。また、スリット１４の周囲、及びヒートシンク７の周囲でスリット１４と接触する面にはシール部８が設けられている。

実施の形態２では、図に示すように、複数のモジュール３を筐体１２に実装する際、各々のモジュール３のヒートシンク７がスリット１４へ挿入されることにより、ヒートシンク７がダクト１３に配置される。この時、スリット１４及びモジュール３に設けられたシール部８によってダクト１３の気密性が確保され、冷却空気のダクト１３からの漏れを防ぐことができる。

以上のように、実施の形態２によれば、筐体１２内にダクト１３を設け、ダクト１３にはヒートシンク７を挿入するスリット１４を設けた。また、スリット１４とモジュール３の接触面にはシール部８を備えるようにしたので、隣り合うモジュール３のヒートシンク７同士を接触させずに、伝熱経路上の物理的接触部を低減させる構成を実現でき、放熱効率を向上させることができる。

実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３による電子機器３００の構成を示す分解図である。図１と同一の符号は、同一或いは相当する構成要素を表している。図に示すように、電子機器３００は電気接続モジュール１５、排気口１０を備えたモジュール２４、吸気口９を備えたモジュール２５を備えている。また、モジュール３，２４，２５には隣接モジュールとの機械的接続を行うための締結機構１６が設けられている。

電気接続モジュール１５は、各モジュール３のコネクタ６、およびモジュール２４，２５のコネクタに対応するコネクタと、コネクタを電気的に接続する基板或いはケーブルから構成されており、各モジュール間の電気的接続の役割を担っている。

実施の形態３では、図に示すように、モジュール３のコネクタ６、およびモジュール２４，２５のコネクタを電気接続モジュール１５のコネクタにはめ込むことにより、各モジュールが電気的に接続されると共に、各々のモジュールの締結機構１６によって隣り合うモジュール３同士が機械的に締結され、電子機器３００が組み立てられる。同時に、各モジュール３のヒートシンク７がシール部８を介して接続され、実施の形態１と同様にダクトを形成する。

以上のように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に放熱効率を向上させる効果が得られると共に、電気接続モジュール１５とモジュール３，２４，２５によって電子機器３００が形成されるので、筐体が不要となり、部品点数の削減と実装密度の向上が可能となる。

実施の形態４．
実施の形態３では、電気接続モジュール１５を用いて複数のモジュール３を連結したが、実施の形態４では、電気接続モジュール１５の代わりに、フレキシブルケーブルとそれを保護するカバーを用いる。

実施の形態３では、各々のモジュール３のコネクタ６と電気接続モジュール１５のコネクタに対応関係があったため、各モジュール３の設置位置を自由に入れ替えることができないが、実施の形態４によれば、モジュール３の組立て配列を入れ替えることが可能となる。よって、例えば、発熱量の大きいモジュールを冷却空気の上流側に配置するなどの設計変更に容易に対応することができる。

実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５による、電子機器を構成するモジュール３の構成を示す斜視図である。図１と同一の符号は同一或いは相当する構成要素を表している。実施の形態５では、モジュール３のヒートシンク７に、邪魔板１７の取り付け部が備えられている。

ダクトを構成するヒートシンク７に適宜邪魔板１７を取り付けることで、通風路の断面形状を変化させることが可能になる。これにより、冷却空気の風速の変化による局所的な放熱特性のコントロールや、電子機器全体での圧力損失特性の調整が可能となる。

実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６による、電子機器６００の、図１に示す線分Ａ−Ａ方向の断面図である。図１と同一の符号は同一或いは相当する構成要素を表している。図に示すように、電子機器６００を構成するモジュール３は、モジュール３のヒートシンク７がモジュール面に対して斜めに形成されたもの（例えば、モジュール３ａ）、ヒートシンク７が段付きに形成されたもの（例えば、モジュール３ｂ）、ヒートシンク７が途中で分岐或いは集合管を形成しているもの（例えば、モジュール３ｂ、３ｃ）が含まれている。
なお、隣り合ったモジュール３同士の向かい合う面のヒートシンク７の位置は一致するように構成されており、ヒートシンク同士は、シール部８を介して密着接続されている。

このように、電子機器６００を構成する各々のモジュール３においては、それぞれ電気部品５の実装位置近くにヒートシンク７が配置されている。これにより、電子機器６００全体として、冷却空気の流路が電気部品５に近くなるようにダクトを配置することが可能となり、放熱効率をさらに向上させることができる。

実施の形態７．
図８は、この発明の実施の形態７による、電子機器７００の、図１に示す線分Ａ−Ａ方向の断面図である。図１と同一の符号は同一或いは相当する構成要素を表している。図に示すように、電子機器７００は、ブロアモジュール２１が各モジュール３と並列に連結して備えられている。

ブロアモジュール２１は、吸気口１８、排気口１９と、ブロア２０を備えている。

実施の形態７によれば、冷却空気を電子機器７００が自己供給することが可能となる。

実施の形態８．
図９は、この発明の実施の形態８による、電子機器を構成するモジュール３の構成を示す斜視図である。図１と同一の符号は同一或いは相当する構成要素を表している。図に示すように、モジュール３のヒートシンク部７には小型のマイクロファン２２が備えられている。

実施の形態８によれば、冷却空気を電子機器が自己供給することが可能であるばかりでなく、モジュール単体試験時等、各モジュールが独立で存在する状態でも、別途冷却装置を用いずに放熱を行うことができる。また、各マイクロファン２２の回転数を任意に変更することにより、通風による圧力損失値を局所的に調整することが可能となる。

この発明の実施の形態１による、電子機器の構成を示す分解図である。 図１に示す線分Ａ−Ａによる断面図である。 この発明の実施の形態２による、電子機器の構成を示す分解図である。 図３に示す線分Ｂ−Ｂによる断面図である。 この発明の実施の形態３による、電子機器の構成を示す分解図である。 この発明の実施の形態５による、電子機器を構成するモジュールの構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態６による、電子機器の、図１に示す線分Ａ−Ａ方向の断面図である。 この発明の実施の形態７による、電子機器の、図１に示す線分Ａ−Ａ方向の断面図である。 この発明の実施の形態８による、電子機器を構成するモジュールの構成を示す斜視図である。

符号の説明

２，１２ 筐体、３，２４，２５ モジュール（電気部品実装モジュール）、４ ベースプレート、５ 電気部品、６ コネクタ、７ ヒートシンク、８ シール部（接続部）、９ 吸気口、１０ 排気口、１１，１３ ダクト（通風路）、１４ スリット（固定部）、１５ 電気接続モジュール（接続モジュール）、１６ 締結機構、１７ 邪魔板、１８ 吸気口、１９ 排気口、２０ ブロア、２１ ブロアモジュール、２２ マイクロファン、２３ 仕切り板、１００，２００，３００，６００，７００ 電子機器。

Claims (7)

1. ヒートシンクと一体に形成された複数の電気部品実装モジュールと、
   上記複数の電気部品実装モジュールを実装する筐体を備え、
   上記ヒートシンクの周囲には、隣り合った電気部品実装モジュールのヒートシンク同士を密着接続させる接続部を有し、
   上記接続部を介して接続された一連のヒートシンクによって、上記筐体内に、密封された通風路が形成されることを特徴とする電子機器。
2. 筐体は、内側側壁に沿って設けられた仕切り板を備え、
   上記仕切り板は、電気部品実装モジュールと一体に形成されたヒートシンクを設置する固定部を有し、
   上記固定部及び電気部品実装モジュールは、互いに接触する箇所に接続部を有し、
   上記ヒートシンクを上記固定部に設置することにより、上記筐体の内側側壁に沿って、密封された通風路が形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. ヒートシンクと一体に形成された複数の電気部品実装モジュールと、
   上記複数の電気部品実装モジュールを電気的に接続する接続モジュールを備え、
   上記接続モジュールに上記複数の電気部品実装モジュールを接続することにより、各々の電気部品実装モジュールが電気的に接続されると共に、構造的に接続され、
   上記ヒートシンクの周囲には、隣り合った電気部品実装モジュールのヒートシンク同士を密着接続する接続部を有し、
   上記接続部を介して連結された一連のヒートシンクによって、密封された通風路が形成されることを特徴とする電子機器。
4. 電気部品実装モジュールのヒートシンク部に、邪魔板取り付け部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電子機器。
5. 各々の電気部品実装モジュールは、それぞれ異なった位置にヒートシンクが一体形成されており、上記各々の電気部品実装モジュールを連結することにより形成される通風路は、各電気部品実装モジュール上のヒートシンクの位置に合わせて、任意の形状に構成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
6. 電気部品実装モジュールと並列にブロアモジュールが連結されたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の電子機器。
7. 電気部品実装モジュールと一体形成されたヒートシンクは、マイクロファンを備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の電子機器。

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