JP2016129169A

JP2016129169A - 電子機器

Info

Publication number: JP2016129169A
Application number: JP2015002841A
Authority: JP
Inventors: 陽作遠藤; Yosaku Endo
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-07-14

Abstract

【課題】簡素な構造で、回路基板の両面の熱をダクト内部の空気に熱伝達することで効率良く放熱することが可能であり、且つ回路基板に対してゴミが侵入する可能性が低い電子機器を提供すること。
【解決手段】ファンとダクトを有する電子機器において、連結されている第１のダクトと第２のダクトを有し、回路基板の一方の面を第１のダクトに連結し、回路基板の第１のダクトと反対側の面を放熱部材に連結し、前記放熱部材を第２のダクトに連結することで、回路基板の両面の熱を第１のダクト及び第２のダクトの内部の空気に熱伝達することが可能となり、ファンを連結して強制空冷することで、回路基板の両面の温度を低温に保つことが可能となる。
【選択図】図９

Description

本発明は、電子機器に関する。

近年、カメラやパソコンなどの電子機器の消費電力は、性能の向上に伴って増加する傾向にある。電子機器の故障を防ぐためには、電子機器内部の回路基板の発熱を放熱する必要がある。電子機器の筐体を大きくすれば自然放熱が可能であるが、電子機器の小型化の要望も高いため、消費電力が高い電子機器においてはファンを用いた強制空冷の手法を用いることが多い。

この強制空冷の手法として、発熱源となる回路基板に対して伝熱性の高いダクトを接続し、ダクトに対して更にファンを接続することで、回路基板上の素子の発熱をダクト内部の空気に伝達し、更に高温となったダクト内部の熱を強制的に外部に吐き出し、低温の空気を外部からダクト内部へ取り込む、といった手法が取られている。

特許文献１では、回路モジュールと回路モジュールに接続されるヒートシンクと回路モジュールを覆うカバーとファンとを有し、回路モジュールのヒートシンク側に第１の通風路、カバー側に第２の通風路を形成して冷却用空気を流すことで、回路モジュールの雰囲気温度を低く抑える構造を提案している。

特開２０１２−１６４９３９号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、回路モジュールの発熱に対して、一方の面を第１の通風路に露出するヒートシンクに接続し、他方の面を第２の通風路に露出するカバーで覆う構造によって放熱しているため、冷却ユニットの構造が複雑となり、また回路モジュールをカバーで覆うために密閉が不十分になり、回路モジュール内にゴミが侵入する可能性がある、という問題点があった。

本発明の目的は、簡素な構造で、回路基板の両面の熱をダクト内部の空気に熱伝達することで効率良く放熱することが可能であり、且つ回路基板に対してゴミが侵入する可能性が低い電子機器を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の電子機器は、ファンと、前記ファンが接続されるとともに、外部から空気を吸入するための吸入口と、前記吸入口からの吸気を前記ファンに導くための開口部を有するダクトと、両面に熱源を有する回路基板と、前記回路基板に接続される放熱部材とを有し、前記ダクトは前記回路基板を接続する面と前記ファンを接続する面とが略くの字状に形成され、前記回路基板の一方の面は前記ダクトに接続され、前記回路基板の他方の面は前記放熱部材に接続され、前記放熱部材は前記ダクトのファンが接続される面と平行な面に接続されることを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構造で、回路基板の両面の熱をダクト内部の空気に熱伝達することで効率良く放熱することが可能であり、且つ回路基板に対してゴミが侵入する可能性が低い電子機器の提供を実現できる。

本発明の実施形態に係る撮像装置の外観前方斜視図本発明の実施形態に係る撮像装置の外観後方斜視図本発明の実施形態に係る撮像装置内部の回路基板の前方斜視図本発明の実施形態に係る撮像装置内部の回路基板の後方斜視図本発明の実施形態に係る冷却ユニットの後方斜視図本発明の実施形態に係る冷却ユニットの前方斜視図本発明の実施形態に係る冷却ユニットの分解斜視図本発明の実施形態に係る冷却ユニットに回路基板を接続した状態を示す斜視図本発明の実施形態に係る冷却ユニットに回路基板及び放熱板を接続した状態を示す斜視図本発明の実施形態に係る放熱板の回路基板側の状態を示す斜視図本発明の実施形態に係る撮像装置の内部を表す断面図

以下、図面に従って本発明による撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。

図１、２は本発明の実施形態に係る撮像装置でレンズ交換式撮像装置の斜視図である。特に、図１は撮像装置の外観前方斜視図、図２は撮像装置の外観後方斜視図である。

図１、２に示したように、撮像装置１の前方には、レンズマウント部１０１、交換式レンズの装着を検知し電気的に制御する不図示のレンズ接点部、交換式レンズを取り外すレンズ取り外しボタン１０２を有し、交換レンズ２が着脱可能に支持される。また、図示されていないが、レンズマウント部１０１の後方で本体内部には、被写体の映像を受光する撮像素子と、撮像素子で得られた映像信号を所定の信号に変換するセンサ基板を有する。

撮像装置１の前方から見て右側面には、撮影者の操作によって撮像装置本体に所定の動作を実行させる操作ボタン群１０３、ＲＥＣボタン１０４、電源スイッチ１０５、本体内部のファンが低温の空気を外部から吸い込むための吸気口１０６を有する。吸気口１０６は、撮像装置１の撮影状態（保持状態及び据置状態）において塞がれる可能性が低い箇所に配置されることが望ましく、本実施例においては操作ボタン群１０３の間に配置される。

撮像装置１の上方には、種々のアクセサリが着脱可能なアクセサリシュー１０７を有する。撮像装置１の後方には、撮像装置１の制御状態及び映像を撮影者が覗き込んで確認可能なビューファインダー部１０８、撮像装置１の制御状態を確認可能な液晶表示部１０９、記録媒体を収納する記録媒体収納蓋１１０、バッテリーを収納するバッテリ蓋１１１、外部接続端子や電源端子などの入出力端子群１１２、本体内部のファンが高温の空気を外部へ吐き出すための第１の排気口１１３ａ、第２の排気口１１３ｂを有する。

第１の排気口１１３ａ及び第２の排気口１１３ｂは、撮像装置１の撮影状態において塞がれる可能性が低く、且つ、撮影者に直接排気風が当たりにくい箇所に配置されることが望ましく、本実施例においては撮像装置１の入出力端子群１１２に近接して配置される。

撮像装置１の前方から見て左側面には、グリップ部３を着脱可能とするグリップネジ部１１４を有する。グリップ部３には、グリップＲＥＣボタン３０１、レンズの絞りを調節可能な絞りダイヤル３０２、十字キー３０３、グリップ３を撮影者が把持する時の補助となるグリップベルト３０４を有する。

図１、２に示したように、撮像装置１はレンズマウント部１０１に対応した交換レンズ２を装着することができ、レンズ接点部を通じて交換レンズ２と撮像装置１は信号を送受信することで、操作ボタン群１０３や、絞りダイヤル３０２の操作によって交換レンズ２の制御が可能となっている。

図３、４は本発明の実施形態に係る撮像装置内部の回路基板の斜視図である。特に、図３は回路基板の前方斜視図、図４は回路基板の後方斜視図である。

図３、４に示したように、撮像装置１の内部には、撮像装置１を操作した際の入力信号等の制御や、撮像素子で得られた映像信号の処理及び圧縮を行うメイン基板４と、電源端子より本体内部へ供給された電源をメイン基板４に実装される各素子へ分配する電源を作成する電源基板５とを有する。

メイン基板４と電源基板５は、図４、５に示したように、略Ｌ字になるように基板対基板コネクタによって接続される。メイン基板４及び電源基板５は、多様な機能を有する撮像装置１の制御及び電源作成を行っているため、撮像装置１において大きな熱源となっている。具体的には、メイン基板４の一方の面には熱源となる制御素子４０１、４０２、４０３を有し、反対側の面には熱源となる電源ブロック４０４、４０５、４０６を有し、電源基板５の一方の面には電源用インダクタ５０１を有する。これらの素子は、大きな熱源となるため、放熱の対策が必要となる。

図５、６は本発明の実施形態に係る冷却ユニットの斜視図である。特に、図５は冷却ユニットの後方斜視図、図６は冷却ユニットの前方斜視図である。また、図７は本発明の実施形態に係る冷却ユニットの分解斜視図である。

冷却ユニット６は、第１のダクト６０１、第２のダクト６０２、及びダクト蓋６０３にて構成されるダクトユニット６０と、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂとを有し、ダクトユニット６０の内部に空気が流れるための空間を設けて構成される。

第１のダクト６０１は略Ｌ字の形状をしており、ダクト蓋６０３と向かい合う空間側にはダクトユニット６０の内部に空気が流れる方向に対して並列して複数の放熱フィン６０９を有する。第２のダクト６０２は第１のダクト６０１に対して空気の流れを屈折するように斜めに接続され、上面から見て略くの字状に接続される。

第１のダクト６０１及び第２のダクト６０２は、熱伝導性に優れ、且つ剛性も高いアルミダイキャスト等で構成される。ダクト蓋６０３は、連結された第１のダクト６０１と第２のダクト６０２に蓋をするようにビスによって接続される。第２のダクト６０２には、筐体の外部からダクトユニット６０へ空気を吸い込み、ダクトユニット６０から外部へ空気を吐き出すための第１のファン６０４ａ、及び第２のファン６０４ｂが接続される。

第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂは、面方向で空気を吸い込み、遠心方向へ送風する遠心ファンであり、それぞれ第１の排出口６０５ａ、第２の排出口６０５ｂを有する。このファンの構造については後述する。本実施例において、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂは同じ遠心ファンとし、第２のダクト６０２の内部に空気が流れる方向に対して並列して２個配置される。

ダクト蓋６０３は、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂのファン吸入口６１４が当接する面に第１の開口部６０６ａ及び第２の開口部６０６ｂを有する。また、ダクト蓋６０３には、第１の開口部６０６ａ及び第２の開口部６０６ｂの外周を囲うように、弾性部材６０７がそれぞれ貼り付けられる。弾性部材６０７は、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂとダクト蓋６０３の間に挟まれて使用される。弾性部材６０７を用いて第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂを第２のダクト６０２に固定することで、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂによって吸入され、ダクト蓋６０３の第１の開口部６０６ａ及び第２の開口部６０６ｂを通過する空気が漏れることがない。

ダクトユニット６０は、第１のダクト６０１及びダクト蓋６０３によって囲まれた側部に、第１の吸入口６０８ａ及び第２の吸入口６０８ｂを有する。また、第１のダクト６０１はダクト蓋６０３と向かい合う側の略中央に放熱フィン６０９と並列する分離壁６１０を有する。

分離壁６１０によって第１のダクト６０１内部の空間は２つに分割される。同様の分離壁は第２のダクト６０２側にも設けられ、第２のダクト６０２内部の空間は２つに分割される。これにより、ダクトユニット６０内部の空間は２個のファンに対応して分割され、第１のファン６０４ａが回転すると第１の吸入口６０８ａから外部の空気を吸い、第１のダクト６０１及び第２のダクト６０２内部の空間を通過して第１の排出口６０５ａから空気を吐き出す。同様に、第２のファン６０４ｂが回転すると第２の吸入口６０８ｂから外部の空気を吸い、第１のダクト６０１及び第２のダクト６０２内部の空間を通過して第２の排出口６０５ｂから空気を吐き出す。

冷却ユニット６内の第１の吸入口６０８ａ及び第２の吸入口６０８ｂは、撮像装置１の吸気口１０６に対応した位置に設けられ、第１の排出口６０５ａ及び第２の排出口６０５ｂは、撮像装置１の第１の排気口１１３ａ及び第２の排気口１１３ｂにそれぞれ対応した位置に設けられ、それぞれ不図示の弾性部材を介して冷却ユニット６と外装部材が連結される。これにより、ファンを回転させると外部の空気を撮像装置１の内部に取り込み、冷却ユニット６を通過して撮像装置１の外部へ吐き出す強制空冷が可能となる。

また、冷却ユニット６内のみに空気を通過させるために、万が一ゴミや水が空気とともに侵入しても冷却ユニット６内に留めることができ、撮像装置１の故障を防ぐことが可能となる。

図８は本発明の実施形態に係る冷却ユニットに回路基板を接続した状態を示す斜視図である。

図８に示したように、メイン基板４及び電源基板５は、略Ｌ字形状の第１のダクト６０１に対して直接接続される。この際、図３に示したメイン基板４の一方の面に実装された制御素子４０１、４０２、４０３、及び電源基板５の一方の面に実装された電源用インダクタ５０１が第１のダクト６０１側に向くように接続される。

また、図５に示したように、第１のダクト６０１にはメイン基板４の第１のダクト６０１側の面に実装される制御素子４０１、４０２、４０３及び電源用インダクタ５０１に対応する位置にダクト凸部６１１ａ〜６１１ｄを有する。そして、ダクト凸部６１１ａ〜６１１ｄには放熱ゴム６１２がそれぞれ貼り付けられる。この構造により、制御素子４０１、４０２、４０３及び電源用インダクタ５０１の発熱を、放熱ゴム６１２を介してダクト凸部６１１ａ〜６１１ｄに伝えることが可能となる。ダクト凸部６１１ａ〜６１１ｄに熱が伝わることで、一定時間経過後には第１のダクト６０１全体に熱が拡散し、第１のダクト６０１の内部空気に熱を伝えることが可能となる。

つまり、メイン基板４及び電源基板５の一方の面を第１のダクト６０１に対して接続することで、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂを回転させたときにメイン基板４及び電源基板５の一方の面の熱を撮像装置１の外部へ効率良く吐き出すことが可能となる。

しかし、図４に示したように、メイン基板４の第１のダクト６０１と反対側の面には熱源となる電源ブロック４０４、４０５、４０６が存在し、前述の構成ではこれらの発熱は冷却ユニット６に対して伝熱がなされておらず、撮像装置１の内部から外部へ吐き出すことができないために、素子の動作保証温度を越えてしまい、故障の恐れがある。

図９は本発明の実施形態に係る冷却ユニットに回路基板及び放熱板を接続した状態を示す斜視図である。また、図１０は本発明の実施形態に係る放熱板の回路基板側の状態を示す斜視図である。

図９に示したように、放熱板７０１は、第１のダクト６０１及びメイン基板４に対して平行な平面部７０２と第２のダクト６０２に対して平行な連結部７０３ａ〜７０３ｃを有する。放熱板７０１は熱伝導性に優れた銅板やアルミニウム板によって形成される。

図１０に示したように、放熱板７０１の平面部７０２にはメイン基板４の第１のダクト６０１と反対側の面に実装される電源ブロック４０４、４０５、４０６に対応する位置に放熱板凸部７０４ａ、７０４ｂ、及び放熱板凹部７０４ｃを有する。また、放熱板凸部７０４ａ、７０４ｂ及び放熱板凹部７０４ｃには放熱ゴム７０５がそれぞれ貼り付けられる。この構造により、電源ブロック４０４、４０５、４０６の発熱を、放熱ゴム７０５を介して放熱板凸部７０４ａ、７０４ｂ及び放熱板凹部７０４ｃに伝えることが可能となる。放熱板凸部７０４ａ、７０４ｂ及び放熱板凹部７０４ｃに熱が伝わることで、放熱板７０１全体に熱が拡散する。

また、放熱板７０１の連結部７０３ａ〜７０３ｃは、第２のダクト６０２のダクト当接部６１３ａ〜６１３ｃに連結される。この構造により、メイン基板４の第１のダクト６０１と反対側の面に実装される電源ブロック４０４、４０５、４０６の発熱を放熱ゴム７０５、放熱板７０１を介して第２のダクト６０２に伝えることができ、一定時間経過後には第２のダクト６０２全体に熱が拡散し、第２のダクト６０２の内部空気に熱を伝えることが可能となる。

つまり、メイン基板４の第１のダクト６０１と反対側の面に接続される放熱板７０１を第２のダクト６０２に接続することで、第１のファン６０４ａ及び第２のファン６０４ｂを回転させたときにメイン基板４の第１のダクト６０１と反対側の面の熱を撮像装置１の外部へ効率良く吐き出すことが可能となる。

図１１は本発明の実施形態に係る撮像装置の内部を表す断面図である。まず、図１１を用いてファンの構造について説明する。なお、図１１は図９のＸ−Ｘで示された断面図であり、複数の発熱源の中の代表的な箇所の断面を示したものである。

第１のファン６０４ａの内部には、羽根６１５と、羽根６１５を回転させるためのモーター６１６を有する。羽根６１５はモーター６１６を中心に周方向に複数個配置される。また、第１のファン６０４ａは、電源基板５に対して電気的に接続され、メイン基板４の制御命令の元に回転を制御される。

モーター６１６が回転すると、複数個配置された羽根６１５が回転することで、ファン吸入口６１４から面方向で空気を吸い込み、第１の排出口６０５ａから遠心方向に空気を吐き出すことができる。本実施例において、第１のファン６０４ａと第２のファン６０４ｂには同様のファンを用いているため、第２のファン６０４ｂの構造については説明を省略する。

次に、本発明の実施形態に係る伝熱の経路を説明する。メイン基板４の一方の面に実装される制御素子４０１、４０２の発熱は、放熱ゴム６１２を介してダクト凸部６１１ａ、６１１ｂに伝熱され、第１のダクト６０１内部の空気に伝熱される（図中Ａ、Ｂの伝熱経路）。また、メイン基板４の他方の面に実装される電源ブロック４０４、４０５の発熱は、放熱ゴム７０５を介して放熱板７０１に伝熱される（図中Ｃ、Ｄの伝熱経路）。更に前記の発熱は放熱板７０１が連結される第２のダクト６０２上のダクト当接部６１３ｂに伝熱され、第２のダクト６０２内部の空気に伝熱される（図中Ｅの伝熱経路）。

これらより、メイン基板４の両面の発熱源をそれぞれ異なる経路で第１のダクト６０１及び第２のダクト６０２内部の空気に伝熱することが可能となる。ファンを回転させると、外部から低温の空気を吸い込み（図中Ｉの経路）、高温となったダクト内部の空気を外部へ効率良く吐き出す（図中Ｏの経路）ことが可能となる。

したがって、簡素な構造で、且つグラファイトシートなどの高価な部品を使用せずに、機器内部の放熱効率を上げることが可能となる。また、放熱効率が上がることで、素子の動作保証温度を超えない範囲でファンの回転数を下げることが可能となり、撮像装置１の静音化にも寄与することが可能となる。更に、ダクトユニットに対して回路基板、放熱板を順次組み付ける構造のため、ダクトユニットの密閉性を損なうことがなく、回路基板に対してゴミの侵入を防ぐことができる。

また、図１１に示した経路でメイン基板４の両面の発熱を第１のダクト６０１と第２のダクト６０２に伝熱する構造について述べてきたが、第１のダクト６０１に対しては直接伝熱するのに対し、第２のダクト６０２に対しては放熱板７０１を介して伝熱する構造となる。つまり、第１のダクト６０１への伝熱経路の効率の方が第２のダクト６０２への伝熱経路より優れているため、メイン基板４の両面の発熱体に対して、発熱量が大きい側を第１のダクト６０１に対して接続する方が望ましい。

以上、本発明を図示の実施の形態によって説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されることなく、発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば、本実施例においては第１のダクト６０１と第２のダクト６０２を別体としたが、両者を一体としてもよい。また、放熱板７０１の連結部７０３ａ〜７０３ｃは３箇所としたが、形状を拡大して１箇所にしても良い。

１撮像装置、１０６吸気口、１１３ａ第１の排気口、１１３ｂ第２の排気口、
４メイン基板、５電源基板、６冷却ユニット、６０ダクトユニット、
６０１第１のダクト、６０２第２のダクト、６０３ダクト蓋、
６０４ａ第１のファン、６０４ｂ第２のファン、６０５ａ第１の排出口、
６０５ｂ第２の排出口、６０６ａ第１の開口部、６０６ｂ第２の開口部、
６０７弾性部材、６０８ａ第１の吸入口、６０８ｂ第２の吸入口、
６０９放熱フィン、６１０分離壁、６１１ａ〜６１１ｄダクト凸部、
６１２放熱ゴム、６１３ａ〜６１３ｃダクト当接部、６１４ファン吸入口、
７０１放熱板、７０２平面部、７０３ａ〜７０３ｃ連結部、
７０４ａ〜７０４ｂ放熱板凸部、７０４ｃ放熱板凹部、
７０５放熱ゴム

Claims

ファンを有する電子機器において、
前記ファンが接続されるとともに、外部から空気を吸入するための吸入口と、前記吸入口からの吸気を前記ファンに導くための開口部を有するダクトと、
両面に熱源を有する回路基板と、
前記回路基板に接続される放熱部材とを有し、
前記ダクトは前記回路基板を接続する面と前記ファンを接続する面とがくの字状に形成され、
前記回路基板の一方の面は前記ダクトに接続され、
前記回路基板の他方の面は前記放熱部材に接続され、
前記放熱部材は前記ダクトのファンが接続される面と平行な面に接続されることを特徴とする電子機器。
前記ダクトは、回路基板を接続する面を有する第１のダクトと、ファンを接続する面を有する第２のダクトによって形成されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記ダクトは前記吸入口からの吸気の流路方向に対してファンを並列して複数個配置することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
前記回路基板は一方の面の発熱量が他方の面の発熱量より大きく、且つ発熱量の大きい面をダクトに接続することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の電子機器。
ダクトは、前記複数個並列配置されたファンの数に応じてダクト内部の空間を分離する分離壁を設けることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電子機器。