JP2016063055A - 電子機器の放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の発熱箇所の放熱が効率的にでき、コストダウン、省スペース化を実現できる電子機器の放熱構造を提供すること。
【解決手段】電子機器１の放熱構造であって、筐体１０と、筐体１０の内側表面１００に連結部材２０を介して連結された仕切板３０と、仕切板３０の第１の面３００に第１の取付部材４０を介して取付けられた第１の基板５０とを備え、仕切板３０が第１の面３００に突設された第１の放熱部材３１０を有し、第１の放熱部材３１０が第１の基板５０の発熱箇所の一例としてのＣＰＵ５００に当接する。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器の放熱構造に関する。特に、発熱箇所を有する基板を筐体内に備えた電子機器の放熱構造に関する。

電子機器の放熱構造として、基板の発熱部品と結合した伝熱部材と結合した小径の筒型熱交換ケースに設けられた冷却ファンで、発熱部品から生じた熱を放熱する冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の基板が配置され、自然空冷と強制空冷に応じて冷却放熱用のファン装置を脱着可能にした筐体装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。これに対し、基板の発熱箇所の放熱が効率的にでき、コストダウン、省スペース化をより一層実現できる技術が求められている。

特開平１１−２１４８７７号公報 特開２００１−１５６４８０号公報

本発明は、基板の発熱箇所の放熱が効率的にでき、コストダウン、省スペース化を実現できる電子機器の放熱構造を提供する。

（１）本発明に係る態様は、電子機器の放熱構造であって、筐体と、筐体の内側表面に連結部材を介して連結された仕切板と、仕切板の第１の面に第１の取付部材を介して取付けられた第１の基板とを備え、仕切板が第１の面に突設された第１の放熱部材を有し、第１の放熱部材が第１の基板の発熱箇所に当接する電子機器の放熱構造を提供する。
（２）上記（１）に記載の電子機器の放熱構造において、仕切板の第１の面とは反対側の第２の面に第２の取付部材を介して取付けられた第２の基板を備えてもよい。
（３）上記（２）に記載の電子機器の放熱構造において、仕切板が第２の面に突設された第２の放熱部材を有し、第２の放熱部材が第２の基板の発熱箇所に当接してもよい。

本発明によれば、基板の発熱箇所の放熱が効率的にでき、コストダウン、省スペース化を実現できる電子機器の放熱構造を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る電子機器を示す斜視図である。 電子機器の放熱構造を示す分解斜視図である。 基板及び仕切板を引き出した状態の電子機器の放熱構造を示す分解斜視図である。 基板及び仕切板を基板側から見た分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子機器の放熱構造を示す分解斜視図である。 基板及び仕切板を引き出した状態の電子機器の放熱構造を示す分解斜視図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図に相当する断面図である。 本発明の第３実施形態に係る図１のＡ−Ａ断面図に相当する断面図である。

本発明の実施形態に係る電子機器の放熱構造は、電子機器１の放熱構造であって、筐体１０と、筐体１０の内側表面１００に連結部材２０を介して連結された仕切板３０と、仕切板３０の第１の面３００に第１の取付部材４０を介して取付けられた第１の基板５０とを備え、仕切板３０が第１の面３００に突設された第１の放熱部材３１０を有し、第１の放熱部材３１０が第１の基板５０の発熱箇所の一例としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５００に当接する電子機器１の放熱構造である。

以下、電子機器１の放熱構造を、添付図面を参照して詳細に説明する。電子機器１の例としては、例えばネットワーク関連機器、電話交換機、ＩＰ関連機器等が挙げられる。また、電子機器１は、１つの基板を備えていてもよいし、異なる機能をそれぞれ有する複数の基板を備えていてもよい。

（第１実施形態）
以下に電子機器１の筐体１０について詳しく述べる。図１において、電子機器１の筐体１０の外形状は、略直方体形状である。電子機器１の筐体１０は、上側と前側が解放された筐体本体１１と上板１２と前板１３とを備えている。上板１２は、ねじ１２０によって筐体本体１１の上側に取り付けられ、前板１３は、ねじ１３０によって筐体本体１１の前側に取り付けられている。ここで、電子機器１の筐体１０の前側とは、電子機器１が設置された状態でインジケータ等が設けられる側をいい、上側とは、電子機器１の接地面から離れる側をいう。

筐体本体１１の両側面には、上側の略半分に放熱孔１１０が形成され、下側には上側に形成された放熱孔１１０と比較して少ない数の通気孔１１１が形成されている。また、前板１３には、電子機器１の状態、電子機器１が構成するシステムの状態等を示すインジケータ類が設けられている。

図２は、図１に示した筐体１０から上板１２及び前板１３を取り外した状態を示している。図２において、仕切板３０が、筐体本体１１の内部を上部と下部とに仕切るように配置され、第１の基板５０が、仕切板３０の下部側に取り付けられている。より詳しくは、第１の基板５０は、第１の取付部材４０を介して仕切板３０に取付けられている。

以下に連結部材２０について詳しく述べる。図３において、電子機器１の放熱構造は、２つの連結部材２０を有している。連結部材２０は、長方形の板を短辺方向に直角に折り曲げた断面Ｌ字状に形成されている。２つの連結部材２０は、筐体本体１１の向かい合う側面の内側表面１００に、長手方向が前側から後側に向かうようにそれぞれ取り付けられている。ここで、向かい合う連結部材２０は、折り曲げた一方側を下側に向けて内側表面１００に取り付けられ、折り曲げた他方側が筐体１０の内部に向いている。そして、折り曲げた他方側は、筐体本体１１の底面から略同じ高さに取り付けられている。

なお、連結部材２０は、２つの長方形の板の長辺を合わせて結合して形成してもよい。また、連結部材２０の内側表面１００への取り付けは、ねじによってもよいし、溶接によってもよいが、内側表面１００に当接、より好ましくは密着するように取り付ける。また、向かい合う連結部材２０は、折り曲げた一方側を上側に向けて内側表面１００に取り付けてもよい。

以下に仕切板３０について詳しく述べる。図２、図３及び図４において、仕切板３０は、平面視において筐体本体１１に収まる略長方形で、長手方向の両端が同方向に折り曲げられている。また、長手方向に直交する両端が、長手方向の両端が折り曲げられた方向とは逆方向に折り曲げられ、仕切板３０の強度を増している。

図２及び図５において、仕切板３０は、長手方向の折り曲げられた両端を上側に向け、向かい合う連結部材２０に載せられて、ねじ３１によって連結部材２０と当接するように取り付けられている。本実施形態では、１つの連結部材２０に対し２つのねじ３１で取り付けられているが、取り付けるねじの数は特に限定されない。

以下に第１の取付部材４０について詳しく述べる。図４において、第１の取付部材４０は、仕切板３０の隅付近の４カ所に設けられている。本実施形態では、円筒形の突起部として仕切板３０に設けられている。第１の取付部材４０は、仕切板３０と一体で設けてもよいし、溶接、接着、ねじ等によって仕切板３０に設けてもよい。また、第１の取付部材４０の形状は、円筒形に限らず、三角柱、四角柱等であってもよい。さらに、第１の取付部材４０の数及び設ける位置も、取付けられる第１の基板５０が安定する位置、数であればよい。

以下に第１の基板５０について詳しく述べる。図４及び図５において、第１の基板５０は、仕切板３０の第１の面３００に第１の取付部材４０を介して取付けられている。例えば、ねじによって取り付けられている。ここで、仕切板３０の第１の面３００は下側に向いて筐体１０に収められる。仕切板３０の第１の面３００に対向する第１の基板５０の面には、ＣＰＵ５００が載せられている。

以下に第１の放熱部材３１０について詳しく述べる。図４及び図５において、第１の放熱部材３１０は、ＣＰＵ５００に対向する仕切板３０の第１の面３００に設けられている。第１の放熱部材３１０は、放熱部３１１と熱伝導シート３１２とを有している。放熱部３１１は、金属からなる長方形の板の４カ所を折り曲げて台状に形成され、仕切板３０に溶接によってその両端が取り付けられる。ここで、放熱部３１１の仕切板３０への取り付けは、溶接に限らずねじ等によってもよい。

図５において、熱伝導シート３１２は、放熱部３１１の台上に貼り付けられ、熱伝導シート３１２が第１の基板５０のＣＰＵ５００に当接している。熱伝導シート３１２は、例えば、シリコーンゴム製のシートの片面又は両面に粘着剤を設けたものを用いることができる。第１の放熱部材３１０の放熱部３１１の高さ、熱伝導シート３１２の厚さは、第１の取付け部材４０の高さに応じた高さ、厚さで、基板５０を仕切板３０に取り付けた際に、熱伝導シート３１２の弾力を利用して熱伝導シート３１２が第１の基板５０のＣＰＵ５００に密着する高さ、厚さが好ましい。

連結部材２０、仕切板３０、放熱部３１１の材質は、熱伝導の良いものが好ましい。例えばアルミニウム、アルミニウム合金等の金属が好ましい。また、筐体本体１１の材質は、熱伝導と強度の兼ね合いで選択が可能で、例えば、アルミニウム、ステンレス等を選択することができる。

以下に、ＣＰＵ５００で発生する熱の流れについて説明する。ＣＰＵ５００で発生した熱は、熱伝導シート３１２を介して放熱部３１１に伝わる。第１の放熱部材３１０に伝わった熱は、仕切板３０に伝わる。仕切板３０に伝わった熱は、連結部材２０に伝わり、筐体本体１１に伝わって、筐体本体１１から取り囲む空気に伝わり熱が放熱される。また、仕切板３０に伝わった熱の一部は、筐体１０の上部の空気に伝わり、加熱された空気は、放熱孔１１０から外部に放出される。それに伴い、外部の空気が、通気孔１１１から流入し、筐体１０内に空気の流れが生じ、放熱が行われる。

本実施形態に係る電子機器１の放熱構造によれば、基板５０のＣＰＵ５００の放熱が効率的にでき、コストダウン、省スペース化を実現できる電子機器１の放熱構造を提供できる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に記載の電子機器１の放熱構造において、仕切板３０の第１の面３００とは反対側の第２の面３０１に第２の取付部材４１を介して取付けられた第２の基板５１を備えている。

以下に、本実施形態の電子機器の放熱構造を、添付図面を参照して詳細に説明する。図６、図７及び図８において、本実施形態の電子機器の放熱構造は、第１実施形態の電子機器１の仕切板３０の上側に第２の基板５１を備えている点が異なる。第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して示している。

第２の取付部材４１は、仕切板３０の第１の面３００とは反対側の第２の面３０１に設けられている。第２の取付部材４１の数は第１の取付部材４０と同様であるが、第１の取付部材４０と比較して高さが低く形成されている。第１の取付部材４０及び第２の取付部材４１の高さは、取り付けられる基板５０及び基板５１に載せられる部品の高さによって決められる。また、仕切板３０の第２の面３０１に対向する第２の基板５１の面には、ＣＰＵ５１０がＣＰＵ５００に対向する位置に載せられている。

本実施形態によれば、第１実施形態の効果に加えて、仕切板３０と第１の基板５０と第２の基板５１とがユニット化されて基板ユニット６０を構成しているので、第１の基板５０及び第２の基板５１の脱着が、基板ユニット６０を引き出すことによって容易にできる。

なお、第２の基板５１のほかに、さらに別の基板が仕切板３０の第２の面３０１に取り付けられていてもよいし、別の基板が第２の基板５１に積層されていてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に記載の電子機器の放熱構造において、仕切板３０が第２の面３０１に突設された第２の放熱部材３２０を有し、第２の放熱部材３２０が第２の基板５１のＣＰＵ５１０に当接している。

以下に、本実施形態の電子機器の放熱構造を、添付図面を参照して詳細に説明する。図９において、第２の放熱部材３２０は、ＣＰＵ５１０に対向する仕切板３０の第２の面３０１に設けられている。第２の放熱部材３２０は、放熱部３２１と熱伝導シート３２２とを有している。放熱部３２１は、第１実施形態と同様に金属からなる板の４カ所を折り曲げて台状に形成され、仕切板３０に溶接によってその両端が取り付けられる。熱伝導シート３２２は、放熱部３２１の台上に貼り付けられ、熱伝導シート３２２が第２の基板５１のＣＰＵ５１０に当接している。

第２の放熱部材３２０の放熱部３２１の高さは、第２の取付け部材４１の高さに応じた高さで、第１の放熱部材３１０の放熱部３１１の高さより低い。第１実施形態と同様に、放熱部３２１の高さは、基板５１を仕切板３０に取り付けた際に、熱伝導シート３２２の弾力を利用して熱伝導シート３２２が第２の基板５１のＣＰＵ５１０に密着する高さが好ましい。なお、第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して示している。

以下に、ＣＰＵ５１０で発生する熱の流れについて説明する。ＣＰＵ５１０で発生した熱は、熱伝導シート３２２を介して放熱部３２１に伝わる。第２の放熱部材３２０に伝わった熱は、仕切板３０に伝わる。仕切板３０に伝わった熱は、第１実施形態と同様に連結部材２０に伝わり、それ以降第１実施形態と同様に熱が放熱される。

本実施形態によれば、第２実施形態の効果に加えて、ＣＰＵ５１０の放熱が効率的にできる。

（変形例）
実施形態において、仕切板３０の第２の面３０１に熱伝導性が低い樹脂層を設けてもよい。熱伝導性が低い樹脂層を設けることにより、筐体１０内の上部に向かう熱を減少させることができ、筐体１０内の上部に収められた部品等への熱による影響を少なくすることが可能である。

以上述べた実施形態及び変形例において、発熱箇所は、ＣＰＵ５００、ＣＰＵ５１０に限らない。例えば、抵抗体であってもよい。発熱箇所に応じて放熱部材を設けることが可能である。また、ＣＰＵ５００とＣＰＵ５１０とは、対向する位置に限らず、ずれた位置であってもよい。

また、第１の放熱部材３１０が放熱部３１１のみ、第２の放熱部材３２０が放熱部３２１のみで構成されていてもよい。また、放熱部３１１及び放熱部３２１は、金属からなる直方体のブロック状であってもよい。

また、基板の発熱箇所の熱が放熱部材によって仕切板３０に伝わる構造であれば、仕切板３０の１つの面に取り付ける基板は、複数で多段であってもよい。

さらに、連結部材２０と仕切板３０とは密着するのが好ましく、接触面積を確保させるために熱伝導シート等を連結部材２０と仕切板３０との間に挟んでもよい。また、長手方向の折り曲げられた両端が内側表面１００と密着するように、長手方向の折り曲げられた両端と内側表面１００との間に熱伝導シートを挟んでもよい。

実施形態及び変形例で述べた電子機器１の放熱構造は、発熱箇所を有する基板を筐体内に備えた電子機器であれば、実施形態で述べた電子機器に限定されるものではない。

１ 電子機器
１０ 筐体
１１ 筐体本体
１２ 上板
１３ 前板
２０ 連結部材
３０ 仕切板
３１ ねじ
４０ 第１の取付部材
４１ 第２の取付部材
５０ 第１の基板
５１ 第２の基板
６０ 基板ユニット
１００ 内側表面
１１０ 放熱孔
１１１ 通気孔
１２０、１３０ ねじ
３００ 第１の面
３０１ 第２の面
３１０ 第１の放熱部材
３１１、３２１ 放熱部
３１２、３２２ 熱伝導シート
３２０ 第２の放熱部材
５００、５１０ ＣＰＵ（発熱箇所）

Claims (3)

1. 電子機器の放熱構造であって、
   筐体と、
   前記筐体の内側表面に連結部材を介して連結された仕切板と、
   前記仕切板の第１の面に第１の取付部材を介して取付けられた第１の基板とを備え、
   前記仕切板が前記第１の面に突設された第１の放熱部材を有し、前記第１の放熱部材が前記第１の基板の発熱箇所に当接する
   ことを特徴とする電子機器の放熱構造。
2. 前記仕切板の前記第１の面とは反対側の第２の面に第２の取付部材を介して取付けられた第２の基板を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の放熱構造。
3. 前記仕切板が前記第２の面に突設された第２の放熱部材を有し、前記第２の放熱部材が前記第２の基板の発熱箇所に当接する
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子機器の放熱構造。

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