JP2009076623A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小形化を維持しつつ、電子機器内の発熱部品の放熱を高効率に行うことができると共に、保守性の向上やコスト低減を図ることができる電子機器を提供する。
【解決手段】 主発熱部品３１が取り付けられるベース２１と、主発熱部品３１を取り付ける面とは反対側に設けた複数のフィン２２からなるヒートシンク２と、ヒートシンク２と組み合わせることで主発熱部品３１、プリント配線板３が収納され、上下に通気孔４１が設けられたケース４と、を備えた電子機器１において、ヒートシンク２のベース２１は、該電子機器１のケース４の上部を覆うように水平方向に向かって延設されたベース延設部２３を設けられ、このベース延設部２３には複数の第２フィン２４が設けられている。また、ベース延設部２３は、ケースに設けた通気孔と連通したヒートシンク通気孔２７が設けられており、前記ヒートシンク通気孔２７は、複数の第２フィン間に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主発熱部品を取り付けたベースの背面に複数のフィンを有してなるヒートシンクと、主発熱部品と電気的に接続されたプリント配線板とを備え、ヒートシンクとケースを組み合わせることにより、主発熱部品とプリント配線板を収納してなる電子機器に関する。

従来、主発熱部品を取り付けたベースの背面に複数のフィンを有してなるヒートシンクと、主発熱部品と電気的に接続されたプリント配線板とを備え、ヒートシンクとケースを組み合わせることにより、主発熱部品とプリント配線板を収納してなる電子機器は、図４に示すようになっている
図４は第1従来技術の電子機器を示す図であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は断面図ある。
図４において、１は電子機器、３１は主発熱部品、２はヒートシンク、２１はベース、２２はフィン、２５は取り付け穴、３はプリント配線板、４はケース、４１はケース通気孔である。
電子機器１において、主発熱部品３１が鉛直方向に立設したベース２１に取り付けられ、該ベース２１の主発熱部品３１を取り付ける面と反対側の面に複数のフィン２２が等ピッチで並行して設けられており、ベース２１とフィン２２を組み合わせてヒートシンク２が構成されている。また、主発熱部品３１にはプリント配線板３が電気的に接続されており、これらの主発熱部品３１および主発熱部品３１と電気的に接続されたプリント配線板３を保護し、かつ収納するためのケース４を、ヒートシンク２と組み合わせて電子機器を構成するようになっている。このケース４には、鉛直方向に向かって上下に通気孔が設けられている。さらにまた、ヒートシンク２の一部には電子機器１を他の部材あるいは外部機器に取り付けるための取り付け穴２５が設けられている。このようにして組み立てた電子機器１は、ベース２１のフィン２２を取り付けた面およびフィン２２自体は外気と接している。
次に電子機器１内部の熱の移動を簡単に説明する。
主発熱部品３１の熱は取り付けられているベース２１に伝熱し、ベース２１の各方向に伝熱すると共に、フィン２２へも伝熱する。主発熱部品３１からベース２１に伝熱した熱は、ベース２１のフィン２２が設けられている面とフィン２２自体から外気へ放熱される。一方、ケース４の上部および下部には、主発熱部品３１やプリント配線板３に実装されたその他の発熱部品（図示せず）による熱気を外部へ放出するためのケース通気孔４１が設けられている。このように、電子機器1は安定した作動を行うために、当該機器内部に収納されている発熱部品の熱を自然空冷方式により放熱するようになっている。

上記の自然空冷方式を用いた電子機器に対し、ファンによる強制空冷方式を用いた電子機器の冷却装置は、図５に示すようになっている（例えば、特許文献１参照）。
図５は第２従来技術の電子機器を示す図で、（ａ）は発熱部品の冷却装置を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の側面図、（ｄ）は発熱部品の冷却装置を示す斜視図である。
図５において、３１は主発熱部品、２１は主発熱部品３１が取り付けられるベース、２２はベース２１に立設するよう配列させた複数のフィン、５はフィン２２の先端に接合してフィン２２を覆うための遮蔽部材を構成するカバーである。フィン２２、ベース２１及びカバー５により断面形状が箱型の冷却管を形成する。６はこれらの冷却管に連結し終端にファン７を有するダクトであり、この冷却管内に冷却空気をファン７により強制的に通風させることにより放熱する構造が採られている。
次に電子機器の冷却装置の熱の移動を簡単に説明する。
冷却装置は、主発熱部品３１からの熱伝導によりフィン２２が高温になり、ベース２１、フィン２２及びフィン２２先端に接合したカバー５で囲まれた断面形状が箱型である複数の冷却管内の空気にフィン２２の熱が伝達される。高温になった冷却管内の空気はファン７により筐体外へ放散され、冷却用の外気が冷却管内に充填される動作を繰り返す。本実施の形態の冷却装置は、ファン７が排気するすべての空気は冷却管内の高温空気であるため、最大限にファン排気能力をフィンの冷却に利用できる。
図４の矢印は空気の流れを示し、各冷却管の入口から外気が吸い込まれてフィン２２の隙間を通り冷却管と熱交換を行い、高温になった空気が図示しない吸気孔からダクト６に入り、最終的にファン７から排出される。
特開２００２−２１７５７６号公報（第５頁、図１〜４）

従来の電子機器において、電子機器自体の小形化が進むとヒートシンクも小形にする必要があり、自然空冷方式による電子機器では良好な放熱ができなくなるという問題があった。
また、ファンを用いた強制空冷方式による電子機器では、ファンが寿命部品であるために交換が必要となり、保守性を損なうという問題や、ファンやファンに関連する部品が増えることでコスト低減が図れないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、小形化を維持しつつ、電子機器内の発熱部品の放熱を高効率に行うことができると共に、保守性の向上やコスト低減を図ることができる電子機器を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、主発熱部品と、鉛直方向に立設するように前記主発熱部品が取り付けられたベースと前記ベースの主発熱部品を取り付ける面と反対側の面に設けられた複数の第１フィンからなるヒートシンクと、前記主発熱部品と電気的に接続されるプリント配線板と、前記ヒートシンクと組み合わせることで前記主発熱部品または前記プリント配線板を収納すると共に、鉛直方向に向かって上下に通気孔が設けられたケースと、を備えた電子機器において、前記ヒートシンクのベースは、該電子機器のケースの上部を覆うように水平方向に向かって延設されたベース延設部を設けてあることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の電子機器において、前記ベース延設部には、前記ケースに設けた通気孔と連通したヒートシンク通気孔が設けられていることを特徴としている。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の電子機器において、前記ベース延設部には、複数の第２フィンが設けられていることを特徴としている。
また、請求項４に記載の発明は、請求項３記載の電子機器において、前記ベース延設部に設けた第２フィンは、前記ベースに設けた第１フィンに対して平行かつ連続して配置されていることを特徴としている。
また、請求項５に記載の発明は、請求項３記載の電子機器において、前記ベース延設部に設けた第２フィンは、前記ベースに設けた第１フィンに対して直交して配置されていることを特徴としている。
また、請求項６に記載の発明は、請求項２記載の電子機器において、前記ベース延設部に設けた前記ヒートシンク通気孔は、複数の前記第２フィン間に設けられていることを特徴としている。
また、請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の電子機器において、前記第２フィンを配設したベース延設部の端部には、該電子機器を外部に取り付けるための取り付け穴が設けられていることを特徴としている。
また、請求項８に記載の発明は、請求項７記載の電子機器において、前記第２フィンは、前記電子機器の取り付け穴の軸線方向に干渉しない範囲に該フィンの一部を切り欠いた切り欠きが設けられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積を拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項２に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積を拡大させるとともに、電子機器内部の熱気の放出を容易にすることができるので、電子機器内の主発熱部品やその他の発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項３に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項４に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項５に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項６に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させるとともに、電子機器内部の熱気の放出を容易にすることができるので、電子機器内の主発熱部品やその他の発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、請求項７、８に記載の発明によると、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させるとともに、電子機器の取り付けねじを容易に取り付け穴に挿入することができるので、電子機器の設置を容易にすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施例を示す電子機器の分解斜視図、図２は図１における電子機器の正断面図である。なお、本発明の構成要素が従来技術と同じものについてはその説明を省略し、異なる点について説明する。
図において、２３はベース延設部、２４は第２フィン、２６は切り欠き、２７はヒートシンク通気孔を示している。
本発明が従来技術と異なる点は、以下のとおりである。
すなわち、電子機器１において、ヒートシンク２のベース２１は、該電子機器１のケース４の上部を覆うように水平方向に向かって延設されたベース延設部２３を設けられ、このベース延設部２３には複数の第２フィン２４が設けられている。ここで、第２フィン２４は、ベース２１に設けたフィン２１に対して平行かつ連続して配置されており、ベース２１およびベース延設部２３を組み合わせた形状は略Ｌ字状をなしたものとなっている。
また、ベース延設部２３は、ケースに設けた通気孔と連通したヒートシンク通気孔２７が設けられており、前記ヒートシンク通気孔２７は、複数の第２フィン２４間に設けられている。
さらにまた、ヒートシンク２における第２フィン２４を配設したベース延設部２３の端部には、該電子機器１を外部に取り付けるための取り付け穴２５が設けられている。ここで、該電子機器１を外部の機器に取り付ける際、ヒートシンク２の取り付け穴２５に図示しない取り付けねじを工具（図示せず）でねじ込む作業が発生するが、第２フィン２４は、電子機器１の取り付け穴の軸線方向（取り付け穴２５に向かって、取り付けねじを工具でねじ込む方向を指す）に干渉しない範囲に該フィン２４の一部を切り欠いた切り欠き２６が設けられている。

次に、本発明の電子機器の放熱の過程を図２を用いて説明する。
図２において、ヒートシンク２のベース２１に取り付けられた主発熱部品３１の熱は、ベース２１の各方向に伝熱すると共に、ベース２１の主発熱部品３１を取り付ける面の反対側に設けられた複数のフィン２２にも伝熱する。また、ベース２１およびフィン２２から延設しているベース延設部２３および第２フィン２４へも伝熱し、各々外気に接している面から放熱が行われる。この電子機器１においては主発熱部品３１の熱は放熱する面積が増加したベース延設部２３および第２フィン２４に相当する効率の良い放熱が可能となる。
一方、電子機器１内部の主発熱部品３１やプリント配線板３に実装されたその他の発熱部品（図示せず）による熱気は、ケース４の下部に設けられたケース通気孔４１から流入した空気によりケース４の上部に設けられたケース通気孔４１およびヒートシンク２のベース延設部２３に設けられたヒートシンク通気孔２７を通じて外部放熱される。

このように本発明の第１実施例は、主発熱部品と、主発熱部品が取り付けられるベースと主発熱部品を取り付ける面とは反対側に設けられた複数のフィンからなるヒートシンクと、主発熱部品と電気的に接続されるプリント配線板と、ヒートシンクと組み合わせることで主発熱部品やプリント配線板が収納され、上下に通気孔が設けられたケースから構成され、このヒートシンクが鉛直方向に対して平行に配置された電子機器において、ヒートシンクのベースが電子機器の上部に延設されていることにより、ヒートシンクの放熱面積を拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、電子機器において、電子機器の上部へ延設されたベース延設部に、ケース上部の通気孔と連通した通気孔が設けられていることにより、ヒートシンクの放熱面積を拡大させるとともに、電子機器内部の熱気の放出を容易にすることができるので、電子機器内の主発熱部品やその他の発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、電子機器において、電子機器の上部へ延設されたベース延設部に、複数の第２フィンが設けられていることにより、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、電子機器において、電子機器上部に設けられた複数の第２フィンが、ヒートシンクのベースに設けられたフィンに対して平行に配置されており、それぞれが連続していることにより、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、電子機器において、電子機器上部へ延設されたベース延設部上の通気孔が、複数の上部フィン間に設けられていることにより、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させるとともに、電子機器内部の熱気の放出を容易にすることができるので、電子機器内の主発熱部品やその他の発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。
また、電子機器において、前記フィンの一部が、電子機器の取り付け穴の軸線に干渉しないようにしていることにより、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させるとともに、電子機器の取り付けねじを容易に取り付け穴に挿入することができるので、電子機器の設置を容易にすることができる。

図３は本発明の第２実施例を示す電子機器の全体斜視図である。
図３において、第２実施例が第１実施例と異なる点は、電子機器側面のベース２１から上面に延設されたベース延設部２３に、ベース２１に設けられたフィン２２と直交するように２８の第２フィンが複数設けられている点である。
さらに具体的に説明すると、主発熱部品（図示せず）が取り付けられた電子機器側面のベース２１の熱はベース延設部２３へ伝熱するが、ベース延設部２３にはベース２１に設けられたフィン２２と直交するように第２フィン２８が複数設けられている。それぞれの第２フィン２８は主発熱部品からほぼ等しい距離であるため、第１実施例に比べて主発熱部品から一定の距離における放熱面積を拡大させることができ、個々のフィンに一様に伝熱されて良好な放熱が可能となる。

このように本発明の第２実施例は、前記電子機器において、電子機器上部に設けられた複数の第２フィンが、ヒートシンクのベースに設けられたフィンに対して直交して配置されていることにより、ヒートシンクの放熱面積をさらに拡大させることができるので、電子機器内の主発熱部品の放熱を効率よく行うことができる。

なお、第１実施例では、ケース４が電子機器の上部を覆い、さらにヒートシンク２で覆っているが、ヒートシンク２のみで覆ってもよい。また、電子機器１の下部も上部と同様にベースおよびフィンを延設させることも可能である。
また、ベース延設部に設けた第２フィンは、ベースに設けた第１フィンに対して平行かつ連続して配置するか、もしくはベースに設けた第１フィンに対して直交して配置するかは、設計上自由に選択されるべきものである。

主発熱部品と、主発熱部品が取り付けられるベースと主発熱部品を取り付ける面とは反対側に設けられた複数のフィンからなるヒートシンクと、主発熱部品と電気的に接続されるプリント配線板と、ヒートシンクと組み合わせることで主発熱部品やプリント配線板が収納され、上下に通気孔が設けられたケースから構成され、このヒートシンクが鉛直方向に対して平行に配置された電子機器すべてに適用できる。

本発明の第１実施例を示す電子機器の分解斜視図 図１における電子機器の正断面図 本発明の第２実施例を示す電子機器の全体斜視図 第1従来技術の電子機器を示す図であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は断面図ある。 第２従来技術の電子機器を示す図であって、（ａ）は発熱部品の冷却装置を示す正面図、（ｂ）は（ａ）の上面図、（ｃ）は（ａ）の側面図、（ｄ）は発熱部品の冷却装置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 電子機器
２ ヒートシンク
２１ ベース
２２ フィン
２３ ベース延設部
２４、２８ 第２フィン
２５ 取り付け穴
２６ 切り欠き
２７ ヒートシンク通気孔
３ プリント配線板
３１ 主発熱部品
４ ケース
４１ ケース通気孔
５ カバー
６ ダクト
７ ファン

Claims (8)

1. 主発熱部品と、
   鉛直方向に立設するように前記主発熱部品が取り付けられたベースと前記ベースの主発熱部品を取り付ける面と反対側の面に設けられた複数の第１フィンからなるヒートシンクと、
   前記主発熱部品と電気的に接続されるプリント配線板と、
   前記ヒートシンクと組み合わせることで前記主発熱部品または前記プリント配線板を収納すると共に、鉛直方向に向かって上下に通気孔が設けられたケースと、
   を備えた電子機器において、
   前記ヒートシンクのベースは、該電子機器のケースの上部を覆うように水平方向に向かって延設されたベース延設部を設けてあることを特徴とする電子機器。
2. 前記ベース延設部には、前記ケースに設けた通気孔と連通したヒートシンク通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子機器。
3. 前記ベース延設部には、複数の第２フィンが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の電子機器。
4. 前記ベース延設部に設けた第２フィンは、前記ベースに設けた第１フィンに対して平行かつ連続して配置されていることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
5. 前記ベース延設部に設けた第２フィンは、前記ベースに設けた第１フィンに対して直交して配置されていることを特徴とする請求項３記載の電子機器。
6. 前記ベース延設部に設けた前記ヒートシンク通気孔は、複数の前記第２フィン間に設けられていることを特徴とする請求項２記載の電子機器。
7. 前記第２フィンを配設したベース延設部の端部には、該電子機器を外部に取り付けるための取り付け穴が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電子機器。
8. 前記第２フィンは、前記電子機器の取り付け穴の軸線方向に干渉しない範囲に該フィンの一部を切り欠いた切り欠きが設けられていることを特徴とする請求項７記載の電子機器。

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