JP2010258263A - 電子機器の放熱機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】送風手段を設ける必要がないとともに、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることが可能な電子機器の放熱機構を提供する。
【解決手段】この電子機器100の放熱機構のシールドケース3は、平面的に見て、発熱素子1を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケース3の側面31の4方向に設けられた2対の通気孔31bと、シールドケース3の上面32に設けられた通気孔32aとを含んでいる。また、シールドケース3は、シールドケース3内に吸入された空気がシールドケース3の通気孔31bおよび通気孔32aのうちの少なくとも一方から排出されることにより、発熱素子1から発生した熱が、空気が流通可能な空気流通経路を経てシールドケース3内から外部に放熱されるように構成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、電子機器の放熱機構に関し、特に、発熱素子から発生した熱を放熱するための開口部を備える電子機器の放熱機構に関するものである。
従来、発熱素子から発生した熱を放熱するための開口部を備える電子機器の放熱機構が知られている(たとえば、特許文献1〜4参照)。
上記特許文献1には、電子部品(発熱素子)が載置された回路基板と、回路基板上の電子部品を覆うように配置されたシールドケースと、シールドケース内に風を送り込むためのファンとを備えた電子部品ユニット(電子機器の放熱機構)が開示されている。この電子部品ユニットのシールドケースの上面および外側面には、複数の空気取込部および空気排出部(開口部)が設けられている。したがって、ファンに近い側の空気取込部から取り込まれた空気がシールドケース内の電子部品が発する熱を奪いながらファンとは反対側の空気排出部を通ってシールドケースの外部に排出されるように構成されている。
また、上記特許文献2には、電子部品(発熱素子)が載置された回路基板と、電子部品を覆うように配置された箱状のシールドケースとを備えた電磁波シールドケース(電子機器の放熱機構)が開示されている。この電磁波シールドケースでは、ケース内の自然対流による空気の循環を利用して電子部品の冷却を行うように構成されている。すなわち、発熱素子周辺で温められた空気が電磁波シールドケースの上面に設けられた通気口から外部に排出される一方、電磁波シールドケースの側面に設けられた通気口から新たな空気がケース内に吸入されるような空気の流れが形成されている。
また、上記特許文献3には、電力増幅器(発熱素子)が載置された回路基板と、電力増幅器を覆うように配置された箱状のシールドケースとを備えた携帯用電力増幅器(電子機器の放熱機構)が開示されている。このシールドケースでは、ケース内の自然対流による空気の循環を利用して電子部品の冷却を行うように構成されている。すなわち、発熱素子周辺で温められた空気がシールドケースの上面に設けられた通気口から外部に排出される一方、シールドケースの側面に設けられた通気口から新たな空気がケース内に吸入されるような空気の流れが形成されている。
また、上記特許文献4には、電子部品(発熱素子)が載置された回路基板と、回路基板上の電子部品を覆うように配置された箱状のシールドケースと、シールドケース内の空気をシールドケースの外部に排出させるための送風機とを備えたシールドケースの放熱機構(電子機器の放熱機構)が開示されている。このシールドケースの1つの外側面には、複数の通気孔(開口部)が設けられており、送風機を駆動させることにより、シールドケース内の電子部品が発する熱に温められた空気を複数の通気孔からシールドケースの外部に排出させるように構成されている。
特開2009−38144号公報 特開2001−148586号公報 特開2003−46278号公報 実開平5−31298号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示された電子部品ユニットでは、ファン(送風手段)による強制的な送風によって、シールドケース内の空気が一定の方向に流れながら発熱素子を冷却するので、送風手段が別途必要であるという問題点がある。また、たとえば、ファンなどを使用せずに発熱素子から発生した熱をシールドケース内の空気の自然対流を利用して放熱させる場合には、シールドケースの上面および側面に複数の空気取込部が形成されているため、空気取込部から吸入された空気が発熱素子を十分に冷却することなく別の空気取込部から抜け出てしまう場合があると考えられる。この場合、シールドケース内に吸入された空気が発熱素子を冷却した後に、排出されるという空気の流れが定まりにくく、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることが困難であるという問題点がある。
また、上記特許文献2および3に開示された電子機器の放熱機構では、シールドケースの外周面のうちの一部の面にのみ通気口が形成されている。このため、設計上の理由から、シールドケースの配置(設置)方向を変更した場合には、冷たい空気が吸入される通気口と、発熱素子により温められた空気が排出される通気口とが同一の高さに位置する場合がある。この場合、温められた空気が上昇した後に、空気の上昇方向に温められた空気を排出する通気口が配置されないため、温められた空気が排出されにくいと考えられる。その結果、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることが困難であるという問題点がある。
また、上記特許文献4に開示されたシールドケースの放熱機構では、シールドケース内の温められた空気をファン(送風手段)により強制的にシールドケース内から排出させることによって、シールドケース内の温められた空気が一定の方向に流れながら発熱素子を冷却するので、送風手段が別途必要であるという問題点がある。また、たとえば、ファン(送風手段)などを使用せずに発熱素子から発生した熱をシールドケース内の空気の自然対流を利用して放熱させる場合には、シールドケースの側面に複数の通気孔が形成されているため、通気孔から吸入された空気が発熱素子を十分に冷却することなく別の通気孔から抜け出てしまう場合があると考えられる。この場合、シールドケース内に吸入された空気が発熱素子を冷却した後に、排出されるという空気の流れが定まりにくく、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることが困難であるという問題点がある。
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あり、この発明の1つの目的は、送風手段を設ける必要がないとともに、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることが可能な電子機器の放熱機構を提供することである。
課題を解決するための手段および発明の効果
この発明の一の局面による電子機器の放熱機構は、発熱素子が載置された回路基板と、回路基板の発熱素子を覆うように配置された上面および側面を有するシールドケースとを備え、シールドケースは、平面的に見て、発熱素子を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケースの側面の4方向に設けられた2対の第1開口部と、シールドケースの上面に設けられた第2開口部とを含み、シールドケースは、シールドケース内に吸入された空気がシールドケースの第1開口部および第2開口部のうちの少なくとも一方から排出されることにより、発熱素子から発生した熱が、空気が流通可能な空気流通経路を経てシールドケース内から外部に放熱されるように構成されている。
この発明の一の局面による電子機器の放熱機構では、上記のように、シールドケースが、平面的に見て、発熱素子を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケースの側面の4方向に設けられた2対の第1開口部と、シールドケースの上面に設けられた第2開口部とを含み、シールドケース内に吸入された空気をシールドケースの第1開口部および第2開口部のうちの少なくとも一方から排出することにより、発熱素子から発生した熱を、空気が流通可能な空気流通経路を経てシールドケース内から外部に放熱するように構成する。これにより、シールドケースの上面および側面に複数の開口部を形成する場合と異なり、シールドケース内に吸入された空気が、発熱素子の周辺部分に到達する前に第1開口部および第2開口部のうちの少なくとも一方から抜け出てしまうのを抑制することができるので、送風手段を設けなくても発熱素子を十分に冷却することができる。また、発熱素子を座標の原点として第1開口部と第2開口部とがX軸およびY軸の2軸方向に互いに対角(反対側)に形成されるので、たとえば、シールドケースを設置(載置)する向きを変えた場合でも、常に、第1開口部または第2開口部のうちの一方が発熱素子の上方に位置し、第1開口部または第2開口部のうちの他方が発熱素子の下方に位置するように配置することができる。これにより、第1開口部と第2開口部とが同一の高さ位置に位置することがないので、常に、発熱素子の下方に位置する開口部から吸入された空気を、発熱素子の上方に位置する開口部から排出することができる。これらの結果、送風手段を設ける必要がないとともに、発熱素子から発生した熱を効率よく放熱させることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの2対の第1開口部は、シールドケースの側面の回路基板側の端部近傍に切り欠き状に形成されている。このように構成すれば、シールドケースの側面の回路基板側の端部近傍の切り欠き状の第1開口部をシールドケースの上面に設けられた第2開口部から遠ざけることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの上面は、平面的に見て、四角形状に形成されており、2対の第1開口部のうちの少なくとも1対は、平面的に見て、シールドケースの隅部近傍に配置されている。このように構成すれば、シールドケースの隅部近傍の1対の第1開口部が発熱素子から遠い位置に配置されるので、発熱素子から遠い位置に配置される分、発熱素子から発生した熱に温められた空気の温度を下げた状態で排出させることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの上面の第2開口部は、平面的に見て、発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている。このように構成すれば、発熱素子の上方に第2開口部が配置されるので、発熱素子の熱に温められて上昇する空気を第2開口部から容易に排出させることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、回路基板の発熱素子とシールドケースの上面との間に、シールドケースの上面側の空間と回路基板の発熱素子側の空間とを分離するように配置された隔壁をさらに備え、隔壁には、第1開口部と第2開口部との間で空気が流通可能な空気流通経路を構成するための第3開口部が形成されている。このように構成すれば、第1開口部および第2開口部の一方から吸入された冷たい空気を、隔壁に形成された第3開口部を介して、第1開口部および第2開口部の他方へ導くことができる。すなわち、隔壁を設けない場合と比べて、第1開口部と第2開口部との間の空気流通経路の距離が長くなるので、空気流通経路の距離が長くなった分、発熱素子によって温められた空気の熱をシールドケース側にも伝えることができるとともに、シールドケース内から外部に排出される空気の温度を下げることができる。これにより、電子機器内の他の電子部品が高温の雰囲気にさらされるのを抑制することができる。
この場合、好ましくは、隔壁の第3開口部は、隔壁の発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている。このように構成すれば、発熱素子の上方に第3開口部が配置されるので、発熱素子の熱に温められて上昇する空気を第3開口部へ導くことができる。
上記隔壁を備える電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの上面に形成された第2開口部は、平面的に見て、発熱素子が載置された位置とはオーバラップしない位置に形成されている。このように構成すれば、発熱素子の上方をシールドケースの上面により覆われるので、発熱素子から発生する電磁波をシールドする機能を向上させることができる。
上記シールドケースの側面に形成された2対の第1開口部を備える電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの上面に形成された第2開口部は、平面的に見て、シールドケースの側面に形成された2対の第1開口部の近傍に設けられた4つの開口孔を含む。このように構成すれば、4つの開口孔を含む2対の第1開口部から冷たい空気を吸入または温められた空気を排気させることができる。
上記隔壁を備える電子機器の放熱機構において、好ましくは、第3開口部の開口面積は、第1開口部の開口面積および第2開口部の開口面積よりも小さく形成されている。このように構成すれば、第3開口部を通過する空気の流速が大きくなるので、その分、第1開口部および第2開口部のうちの一方から吸入する空気の流速を大きくすることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースの発熱素子を覆う上面の発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分には、発熱素子側に突出する凹部が形成されており、シールドケースの凹部の発熱素子と対向する側の表面は、発熱素子の表面と接触している。このように構成すれば、発熱素子から発生した熱が凹部を介してシールドケースに伝わるので、発熱素子から発生した熱をシールドケースから放熱させることができる。これにより、自然対流を利用した放熱に加えて、より効果的に発熱素子から発生した熱をシールドケースの外部に放熱させることができる。
上記一の局面による電子機器の放熱機構において、好ましくは、シールドケースは、送風機構を設けずに、第1開口部を介して、シールドケース内に吸入された空気がシールドケースの第1開口部および第2開口部のうちの少なくとも一方から排出されることにより、発熱素子から発生した熱が、自然対流によって、空気流通経路を経てシールドケース内から外部に放熱されるように構成されている。このように構成すれば、容易に、発熱素子から発生した熱を放熱させるための送風機構を別途設けなくてよい構成にすることができるので、送風機構を駆動させるための動力が不要となる。これにより、送風機構を駆動させない分、電子機器の消費電力を低減することができる。
本発明の第1実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した全体斜視図である。 本発明の第1実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した平面図である。 図2の200−200線に沿った断面図である。 図3のX2側を床面(設置面)に設置した場合の図である。 図3のZ1側を床面(設置面)に設置した場合の図である。 本発明の第2実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した全体斜視図である。 本発明の第2実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した平面図である。 図7の300−300線に沿った断面図である。 図8のX2側を床面(設置面)に設置した場合の図である。 図8のZ1側を床面(設置面)に設置した場合の図である。 本発明の第3実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した全体斜視図である。 本発明の第3実施形態による電子機器の放熱機構の構成を示した平面図である。 図12の400−400線に沿った断面図である。 図13のX2側を床面(設置面)に設置した場合の図である。 図13のZ1側を床面(設置面)に設置した場合の図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1〜図3を参照して、本発明の第1実施形態による電子機器100の放熱機構の構成について説明する。
本発明の第1実施形態による電子機器100の放熱機構は、図1に示すように、コンピュータに搭載されるIC(Integrated Circuit:集積回路)などの発熱素子1と、発熱素子1が載置された回路基板2と、回路基板2の上方(Z1側)を覆うように配置されたブリキからなるシールドケース3とを備えている。このシールドケース3は、図2に示すように、平面的に見て、四角形状を有している。また、発熱素子1は、回路基板2の中央部近傍に配置されている。
ここで、第1実施形態では、シールドケース3は、発熱素子1の4方向の側面(X方向およびY方向)を取り囲む4つの側面31を含んでいる。また、シールドケース3は、図3に示すように、側面31の回路基板2とは反対側(Z1側)の4つの端部31a間を繋ぐ上面32を含んでいる。このシールドケース3の上面32は、回路基板2に載置された発熱素子1の上方を覆うように、発熱素子1のZ1側に配置されている。
また、第1実施形態では、図2に示すように、シールドケース3の4つの側面31には、それぞれ、通気口31bが形成されている。また、シールドケース3の上面32には、1つの通気口32aが形成されている。なお、通気口31bは、本発明の「第1開口部」の一例であり、通気口32aは、本発明の「第2開口部」の一例である。
また、第1実施形態では、図3に示すように、シールドケース3の側面31の各々に形成された4つの通気口31bは、矩形形状を有している。この通気口31bは、側面31の回路基板2側(Z2側)の端部31c近傍を切り欠くことによって形成されている。また、図2に示すように、4つの通気口31bは、平面的に見て、シールドケース3の隅部近傍に形成されている。
また、図2に示すように、4つの通気口31bは、平面的に見て、発熱素子1を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケース3の側面31の4方向(X方向およびY方向)に2対形成されている。具体的には、発熱素子1の中心を座標の原点として互いに直交するX軸およびY軸を考えた場合に、シールドケース3のX軸のプラス方向側(矢印X1方向側(X(+))の側面31に形成された通気口31bと、シールドケース3のX軸のマイナス方向側(矢印X2方向側(X(−))の側面31に形成された通気口31bとは、発熱素子1の中心を座標の原点としてX軸およびY軸に対して対角状に配置されている。
同様に、シールドケース3のY軸のプラス方向側(矢印Y1方向側(Y(+))の側面31に形成された通気口31bと、シールドケース3のY軸のマイナス方向側(矢印Y2方向側(Y(−))の側面31に形成された通気口31bとは、発熱素子1の中心を座標の原点としてX軸およびY軸に対して対角状に配置されている。
また、第1実施形態では、シールドケース3の通気口32aは、平面的に見て、シールドケース3の上面32の中央部近傍に形成されている。また、通気口32aは、平面的に見て、回路基板2の発熱素子1が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている。
上記のように、シールドケース3は、ファンなどの送風機構を別途設けずに、通気口31bを介して、シールドケース内に吸入された空気がシールドケースの通気口32aから排出されることにより、発熱素子1から発生した熱が、自然対流によって、空気流通経路を経てシールドケース3内から外部に放熱されるように構成されている。
次に、図3〜図5を参照して、本発明の第1実施形態による電子機器100の複数の設置パターンおよび各設置パターンにおける放熱機構の放熱経路(空気流通経路)について説明する。
まず、図3に示すように、シールドケース3のZ2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100を作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、シールドケース3内の発熱素子1周辺の空気が温められる。そして、温められた空気の密度が小さくなり(質量が軽くなり)、温められていない空気の上に移動し始めることにより、発熱素子1周辺にはZ2側からZ1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が通気口32aを通過して、シールドケース3の外部に排出されるのと同時に、側面31に形成された通気口31bから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3内に引き込まれる。この結果、通気口31bから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながら通気口32aを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用して発熱素子1の放熱を行うための放熱経路)が形成される。
次に、図4に示すように、シールドケース3のX2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100を作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、シールドケース3内の発熱素子1周辺の空気が温められる。そして、温められた空気の密度が小さくなり、温められていない空気の上に移動し始めることにより、発熱素子1周辺にはX2側からX1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気がX1側の側面31に形成された通気口31bを通過して、シールドケース3の外部に排出されるのと同時に、X2側の側面31に形成された通気口31bから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3内に引き込まれる。この結果、X2側の通気口31bから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながらX1側の通気口31bを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。
また、図5に示すように、シールドケース3のZ1側を下にしてシールドケース3の上面32が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100を作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、発熱素子1周辺にはZ1側からZ2側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が通気口31bを通過して、シールドケース3の外部に排出されるのと同時に、上面32に形成された通気口32aから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3内に引き込まれる。この結果、通気口32aから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながら通気口31bを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。
第1実施形態では、上記のように、シールドケース3が、平面的に見て、発熱素子1を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケース3の側面31の4方向に設けられた2対の通気口31bと、シールドケース3の上面32に設けられた通気口32aとを含み、シールドケース3内に吸入された空気をシールドケース3の通気口31bおよび通気口32aのうちの少なくとも一方から排出することにより、発熱素子1から発生した熱を、空気が流通可能な空気流通経路を経てシールドケース3内から外部に放熱するように構成する。これにより、シールドケース3の上面32および側面31に複数の通気口を形成する場合と異なり、シールドケース3内に吸入された空気が、発熱素子1の周辺部分に到達する前に通気口31bおよび通気口32aのうちの少なくとも一方から抜け出てしまうのを抑制することができるので、送風手段を設けなくても発熱素子1を十分に冷却することができる。また、発熱素子1を座標の原点として通気口31bと通気口32aとがX軸およびY軸の2軸方向に互いに対角(反対側)に形成されるので、たとえば、シールドケース3を設置(載置)する外表面を変えた場合でも、常に、通気口31bまたは通気口32aのうちの一方が発熱素子1の上方に位置し、通気口31bまたは通気口32aのうちの他方が発熱素子1の下方に位置するように配置することができる。これにより、通気口31bと通気口32aとが同一の高さ位置に位置することがないので、常に、発熱素子1の下方に位置する開口部から吸入された空気を、発熱素子1の上方に位置する開口部から排出することができる。これらの結果、送風手段を設ける必要がないとともに、発熱素子1から発生した熱を効率よく放熱させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、シールドケース3の2対の通気口31bを、シールドケース3の側面31の回路基板2側の端部31a近傍に切り欠き状に形成することによって、シールドケース3の側面31の回路基板2側の端部近傍の切り欠き状の通気口31bをシールドケース3の上面32に設けられた通気口32aから遠ざけることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、2対の通気口31bのうちの少なくとも1対を、平面的に見て、シールドケース3の隅部近傍に配置することによって、シールドケース3の隅部近傍の1対の通気口31bが発熱素子1から遠い位置に配置されるので、発熱素子1から遠い位置に配置される分、発熱素子1から発生した熱に温められた空気の温度を下げることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、シールドケース3の上面32の通気口32aを、平面的に見て、発熱素子1が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成することによって、発熱素子1の上方に通気口32aが配置されるので、発熱素子1の熱に温められて上昇する空気を通気口32aから容易に排出させることができる。
また、第1実施形態では、上記のように、シールドケース3を、送風機構を設けずに、通気口31bを介して、シールドケース3内に吸入された空気がシールドケース3の通気口31bおよび通気口32aのうちの少なくとも一方から排出されることにより、発熱素子1から発生した熱が、自然対流によって、空気流通経路を経てシールドケース3内から外部に放熱されるように構成することによって、容易に、発熱素子1から発生した熱を放熱させるための送風機構を別途設けなくてよい構成にすることができるので、送風機構を駆動させるための動力が不要となる。これにより、送風機構を駆動させない分、電子機器100の消費電力を低減することができる。
(第2実施形態)
次に、図6〜図8を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、シールドケースの上面に1つの通気口を形成した第1実施形態とは異なり、シールドケースの上面の4隅に通気口を形成するとともに、回路基板とシールドケースの上面(天井部)との間の空間をZ方向に分離する隔壁を設ける場合について説明する。
本発明の第2実施形態による電子機器100aの放熱機構では、図6に示すように、発熱素子1の矢印Z1方向側に、上面33を含むシールドケース3aが設けられている。第2実施形態では、図7に示すように、シールドケース3aの上面33には、4つの通気口33aが形成されている。なお、通気口33aは、本発明の「第2開口部」の一例である。
シールドケース3aの上面33に形成された4つの通気口33aは、平面的に見て、矩形形状を有するとともに、回路基板2の発熱素子1が載置された位置とは異なる領域に形成されている。具体的には、4つの通気口33aは、平面的に見て、シールドケース3aの上面33の四隅近傍にそれぞれ形成されている。また、4つの通気口33aは、図7に示すように、平面的に見て、側面31に形成された通気口31bに対応する位置の上面33の部分にそれぞれ配置されている。
また、第2実施形態では、図8に示すように、シールドケース3a内には、隔壁4が配置されている。この隔壁4は、回路基板2の発熱素子1とシールドケース3aの上面33との間に、シールドケース3aの上面33側(Z1側)の空間と、回路基板2の発熱素子1側(Z2側)の空間とに分離するように配置されている。また、隔壁4は、シールドケース3aの4つの側面31同士を連結するように設けられている。そして、この隔壁4には、通気口31bと通気口33aとの間で空気が流通可能な空気流通経路を構成する通気口41が形成されている。なお、通気口41は、本発明の「第3開口部」の一例である。
また、第2実施形態では、図7に示すように、隔壁4の通気口41は、平面的に見て、隔壁4の中央部近傍に矩形形状に形成されている。また、隔壁4の通気口41は、隔壁4の発熱素子1が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている。
また、第2実施形態では、隔壁4の通気口41の開口面積A(図7参照)は、シールドケース3aの側面31の通気口31bの開口面積B(図8参照)よりも小さく形成されている。また、隔壁4の通気口41の開口面積A(図7参照)は、シールドケース3aの上面33の通気口33aの開口面積C(図7参照)よりも小さく形成されている。
なお、第2実施形態のその他の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様である。
次に、図8〜図10を参照して、本発明の第2実施形態による電子機器100aの複数の設置パターンおよび各設置パターンにおける放熱機構の放熱経路(空気流通経路)について説明する。
まず、図8に示すように、シールドケース3aのZ2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100aを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、シールドケース3a内の発熱素子1周辺の空気が温められる。そして、温められた空気の密度が小さくなり、温められていない空気の上に移動し始めることにより、発熱素子1周辺にはZ2側からZ1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が隔壁4に形成された通気口41を通過して、隔壁4と上面33との間の空間に移動する。その後、通気口33aを通過して、シールドケース3aの外部に排出されるのと同時に、側面31に形成された通気口31bから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3a内に引き込まれる。この結果、通気口31bから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながら通気口33aを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用して発熱素子1の放熱を行うための放熱経路)が形成される。
次に、図9に示すように、シールドケース3aのX2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100aを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、シールドケース3a内の発熱素子1周辺の空気が温められる。そして、温められた空気の密度が小さくなり、温められていない空気の上に移動し始めることにより、発熱素子1周辺にはX2側からX1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気がX1側の側面31に形成された通気口31bを通過して、シールドケース3aの外部に排出されるのと同時に、X2側の側面31に形成された通気口31bから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3a内に引き込まれる。この結果、X2側の通気口31bから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながらX1側の通気口31bを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。
また、図10に示すように、シールドケース3aのZ1側を下にしてシールドケース3aの上面33が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100aを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、発熱素子1周辺にはZ1側からZ2側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が通気口31bを通過して、シールドケース3aの外部に排出されるのと同時に、上面33に形成された通気口33aから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3a内に引き込まれる。この結果、通気口33aから吸入された空気が隔壁4に形成された通気口41を通って、発熱素子1の熱を奪いながら通気口31bを通り、外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。
第2実施形態では、上記のように、隔壁4に、通気口31bと通気口33aとの間で空気が流通可能な空気流通経路を構成するための通気口41を形成することによって、通気口31bおよび通気口33aの一方から吸入された冷たい空気を、隔壁4に形成された通気口41を介して、通気口31bおよび通気口33aの他方へ導くことができる。すなわち、隔壁4を設けない場合と比べて、通気口31bと通気口33aとの間の空気流通経路の距離が長くなるので、空気流通経路の距離が長くなった分、発熱素子1によって温められた空気の熱をシールドケース3a側にも伝えることができるとともに、シールドケース3a内から外部に排出される空気の温度を下げることができる。これにより、電子機器100a内の他の電子部品が高温の雰囲気にさらされるのを抑制することができる。
また、第2実施形態では、上記のように、隔壁4の通気口41を、隔壁4の発熱素子1が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成することによって、発熱素子1の上方に通気口41が配置されるので、発熱素子1の熱に温められて上昇する空気を通気口41へ導くことができる。
また、第2実施形態では、上記のように、シールドケース3aの上面33に形成された通気口33aを、平面的に見て、発熱素子1が載置された位置とはオーバラップしない位置に形成することによって、発熱素子1の上方をシールドケース3aの上面33により覆われるので、発熱素子1から発生する電磁波をシールドする機能を向上させることができる。
また、第2実施形態では、上記のように、シールドケース3aの上面33に形成された通気口33aが、平面的に見て、シールドケース3aの側面31に形成された2対の通気口31bの近傍に設けられた4つの開口孔を含むことによって、4つの開口孔を含む2対の通気口31bから冷たい空気を吸入または温められた空気を排気させることができる。
また、第2実施形態では、上記のように、通気口41の開口面積Aを、通気口31bの開口面積Bおよび通気口33aの開口面積Cよりも小さく形成することによって、通気口41を空気が通過する際の速度が大きくなるので、その分、通気口31bおよび通気口33aのうちの一方から吸入する空気の流速を大きくすることができる。
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記した第1実施形態の効果と同様である。
(第3実施形態)
次に、図11〜図13を参照して、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、発熱素子とシールドケースの上面(天井部)と間に空間が形成されていた第1実施形態とは異なり、発熱素子に対応する領域のシールドケースの上面を発熱素子に接触させた場合について説明する。
本発明の第3実施形態による電子機器100bの放熱機構では、図11に示すように、発熱素子1のZ1側に、上面34および側面35を含むシールドケース3bが設けられている。第3実施形態では、シールドケース3bの上面34には、4つの通気口34aが形成されている。なお、通気口34aは、本発明の「第2開口部」の一例である。
また、図12に示すように、シールドケース3bの上面34に形成された4つの通気口34aは、各々が矩形形状を有するとともに、回路基板2の発熱素子1が載置された位置から離間した領域に形成されている。
また、第3実施形態では、図13に示すように、シールドケース3bの発熱素子1を覆う上面34の発熱素子1が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分には、発熱素子1側(Z2側)に突出する1つの凹部34bが形成されている。また、シールドケース3bの凹部34bの発熱素子1と対向する側(Z2側)の表面は、発熱素子1の表面と接触している。なお、シールドケース3bの凹部34bの発熱素子1と対向する側(Z2側)の表面と、発熱素子1の表面との間には、必要に応じて熱伝導シートなどの熱伝導材料を設けてもよい。また、シールドケース3bの凹部34bの発熱素子1と対向する側(Z2側)の表面の表面積は、発熱素子1の表面積以上の大きさに形成されている。
また、図12に示すように、シールドケース3bの4つの側面35には、それぞれ、4つの通気口35aが形成されている。なお、通気口35aは、本発明の「第1通気口」の一例である。また、第3実施形態では、4つの通気口35aは、平面的に見て、発熱素子1を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状にシールドケース3bの側面35の4方向(X方向およびY方向)に2対形成されている。具体的には、発熱素子1の中心を座標の原点として互いに直交するX軸およびY軸を考えた場合に、シールドケース3bのX軸のプラス方向側(矢印X1方向側(X(+))の側面35に形成された通気口35aと、シールドケース3bのX軸のマイナス方向側(矢印X2方向側(X(−))の側面35に形成された通気口35aとは、発熱素子1の中心を原点としてX軸およびY軸に対して対角状に配置されている。
また、発熱素子1の中心を座標の原点として互いに直交するX軸およびY軸を考えた場合に、シールドケース3bのY軸のプラス方向側(矢印Y1方向側(Y(+))の側面35に形成された通気口35aと、シールドケース3bのY軸のマイナス方向側(矢印Y2方向側(Y(−))の側面35に形成された通気口35aとは、発熱素子1の中心を座標の原点としてX軸およびY軸に対して対角状に配置されている。
なお、第3実施形態のその他の構成は、上記した第1実施形態の構成と同様である。
次に、図13〜図15を参照して、本発明の第3実施形態による電子機器100bの放熱機構の複数の設置パターンおよび各設置パターンにおける放熱経路(空気流通経路)について説明する。
まず、図13に示すように、シールドケース3bのZ2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100bを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、発熱素子1周辺にはZ2側からZ1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が通気口34aを通過して、シールドケース3bの外部に排出されるのと同時に、側面35に形成された通気口35aから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3b内に引き込まれる。この結果、通気口35aから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながら通気口34aを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。また、上述の放熱作用に加えて、発熱素子1から発生した熱が、発熱素子1の上面と接触する凹部34bに熱伝導されることにより、凹部34bから直接外部に放熱される。
次に、図14に示すように、シールドケース3bのX2側を下にして回路基板2が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100bを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、発熱素子1周辺にはX2側からX1側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気がX1側の側面35に形成された通気口35aを通過して、シールドケース3bの外部に排出されるのと同時に、X2側の側面35に形成された通気口35aから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3b内に引き込まれる。この結果、X2側の通気口35aから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながらX1側の通気口35aを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。また、上述の放熱作用に加えて、発熱素子1から発生した熱が、発熱素子1の上面と接触する凹部34bに熱伝導されることにより、凹部34bから直接外部に放熱される。
また、図15に示すように、シールドケース3bのZ1側を下にしてシールドケース3bの上面34が床面(設置面)に設置された状態で、電子機器100bを作動させた場合、通電された発熱素子1の発熱に伴い、発熱素子1周辺にはZ1側からZ2側に向かう上昇気流が生じる。そして、より軽くなった空気が通気口35aを通過して、シールドケース3bの外部に排出されるのと同時に、上面34に形成された通気口34aから外部の冷たい空気が新たにシールドケース3b内に引き込まれる。この結果、通気口34aから吸入された空気が発熱素子1の熱を奪いながら通気口35aを通って外部に排出されるという空気の流れ(自然対流を利用した放熱経路)が形成される。また、上述の放熱作用に加えて、発熱素子1から発生した熱が、発熱素子1の上面と接触する凹部34bに熱伝導されることにより、凹部34bから直接外部に放熱される。
第3実施形態では、上記のように、シールドケース3bの凹部34bの発熱素子1と対向する側の表面を、発熱素子1の表面と接触させることによって、発熱素子1から発生した熱が凹部34bを介してシールドケース3bに伝わるので、発熱素子1から発生した熱をシールドケース3bから放熱させることができる。これにより、自然対流を利用した放熱に加えて、より効果的に発熱素子1から発生した熱をシールドケース3bの外部に放熱させることができる。
なお、第3実施形態のその他の効果は、上記した第1実施形態の効果と同様である。
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
たとえば、上記第1〜第3実施形態では、発熱素子の一例として、ICなどの集積回路を適用する例を示したが、本発明はこれに限らず、熱が発生する素子であればIC以外の素子でも適用可能である。
また、上記第1〜第3実施形態では、シールドケースを、平面的に見て、矩形形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、シールドケースを矩形形状以外の形状に形成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、通気口(第1開口部)を矩形形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、矩形形状以外の形状に形成してもよい。
また、上記第1〜第3実施形態では、通気口(第2開口部)を矩形形状に形成する例を示したが、本発明はこれに限らず、矩形形状以外の形状に形成してもよい。
1 発熱素子
2 回路基板
3、3a、3b シールドケース
4 隔壁
31、35 側面
31a 端部
31b、35a 通気口(第1開口部)
32、33、34 上面
32a、33a、34a 通気口(第2開口部)
34b 凹部
41 通気口(第3開口部)
100、100a、100b 電子機器

Claims (11)

  1. 発熱素子が載置された回路基板と、
    前記回路基板の前記発熱素子を覆うように配置された上面および側面を有するシールドケースとを備え、
    前記シールドケースは、平面的に見て、前記発熱素子を中心として互いに直交するX軸およびY軸に対してそれぞれ対角状に前記シールドケースの前記側面の4方向に設けられた2対の第1開口部と、前記シールドケースの前記上面に設けられた第2開口部とを含み、
    前記シールドケースは、前記シールドケース内に吸入された空気が前記シールドケースの前記第1開口部および前記第2開口部のうちの少なくとも一方から排出されることにより、前記発熱素子から発生した熱が、空気が流通可能な空気流通経路を経て前記シールドケース内から外部に放熱されるように構成されている、電子機器の放熱機構。
  2. 前記シールドケースの前記2対の第1開口部は、前記シールドケースの前記側面の前記回路基板側の端部近傍に切り欠き状に形成されている、請求項1に記載の電子機器の放熱機構。
  3. 前記シールドケースの前記上面は、平面的に見て、四角形状に形成されており、
    前記2対の第1開口部のうちの少なくとも1対は、平面的に見て、前記シールドケースの隅部近傍に配置されている、請求項1または2に記載の電子機器の放熱機構。
  4. 前記シールドケースの前記上面の前記第2開口部は、平面的に見て、前記発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
  5. 前記回路基板の前記発熱素子と前記シールドケースの前記上面との間に、前記シールドケースの前記上面側の空間と前記回路基板の前記発熱素子側の空間とを分離するように配置された隔壁をさらに備え、
    前記隔壁には、前記第1開口部と前記第2開口部との間で空気が流通可能な空気流通経路を構成するための第3開口部が形成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
  6. 前記隔壁の前記第3開口部は、前記隔壁の前記発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分に形成されている、請求項5に記載の電子機器の放熱機構。
  7. 前記シールドケースの前記上面に形成された前記第2開口部は、平面的に見て、前記発熱素子が載置された位置とはオーバラップしない位置に形成されている、請求項5または6に記載の電子機器の放熱機構。
  8. 前記シールドケースの前記上面に形成された前記第2開口部は、平面的に見て、前記シールドケースの前記側面に形成された前記2対の第1開口部の近傍に設けられた4つの開口孔を含む、請求項3〜7のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
  9. 前記第3開口部の開口面積は、前記第1開口部の開口面積および前記第2開口部の開口面積よりも小さく形成されている、請求項5〜8のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
  10. 前記シールドケースの前記発熱素子を覆う前記上面の前記発熱素子が載置された位置に対応する領域とオーバラップする部分には、前記発熱素子側に突出する凹部が形成されており、
    前記シールドケースの前記凹部の前記発熱素子と対向する側の表面は、前記発熱素子の表面と接触している、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
  11. 前記シールドケースは、送風機構を設けずに、前記第1開口部を介して、前記シールドケース内に吸入された空気が前記シールドケースの前記第1開口部および前記第2開口部のうちの少なくとも一方から排出されることにより、前記発熱素子から発生した熱が、自然対流によって、前記空気流通経路を経て前記シールドケース内から外部に放熱されるように構成されている、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電子機器の放熱機構。
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