JP2017017123A - 筐体構造体およびこれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱体の筐体内での取り付け位置の自由度と、筐体の防塵防水機能とを両立した筐体構造を低コストで実現する。【解決手段】本発明の筐体構造体は、開口部を有する筐体と、前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、前記第２の面を含み前記筐体の外表面に接するヒートシンクと、外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面および前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、前記ヒートシンクとの間に設けられた第１の熱伝導シートと、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器などの筐体に関し、特に、防塵防水機能を有する筐体およびこれを用いた電子機器に関する。

主に屋外で使用される通信機器や情報処理機器などの電子機器の筐体は、防塵防水機能を備えていることが必要である。防塵防水機能を備えた装置では、排熱用の通気孔を設けることができないため、筐体内の電子部品などの発熱体が発する熱を如何に排熱するかが課題である。

樹脂製の筐体の場合、発熱体を熱伝導シート等を介して筐体と接触させたとしても、樹脂の熱伝導率が小さいため、十分な排熱効果は得られない。また、筐体の外部に排熱用のヒートシンクを設ける場合、防塵防水機能と排熱機能との両立が課題である。例えば、筐体を樹脂金型で成型する際に、ヒートシンクを筐体にインサート成型する方法が考えられる。しかしながら、この場合、ヒートシンクと筐体樹脂との密着不良による防塵防水機能の低下や、インサート成型に伴う製造コストの増大といった課題がある。

特許文献１には、筐体の外部に排熱用の冷却フィンを設ける際に、筐体と排熱フィンとの間に水密シールを設けることで、筐体の水密性を保持する構造が開示されている。

特開２００７−２１４５５６号公報

しかしながら、特許文献１の構造は、以下の課題を有している。すなわち、特許文献１の構造は、冷却フィンと筐体との間に設ける水密シートと、冷却フィンと発熱体との間に設ける熱伝導シートとを別々の部品としているため、部品点数の増大と製造工程の増大とを招いている。そのため、製造コストが増大している。さらに、特許文献１の構造は、発熱体を熱伝導シートを介して冷却フィンに接触させるため、発熱体の筐体内での取り付け位置が著しく限定されている。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発熱体の筐体内での取り付け位置の自由度と、筐体の防塵防水機能とを両立した筐体構造を低コストで実現することである。

本発明による筐体構造体は、開口部を有する筐体と、前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、前記第２の面を含み前記筐体の外表面に接するヒートシンクと、外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面および前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、前記ヒートシンクとの間に設けられた第１の熱伝導シートと、を有する。

本発明による電子機器は、開口部を有する筐体と、前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、前記第２の面を含み前記筐体の外表面に接するヒートシンクと、外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面および前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、前記ヒートシンクとの間に設けられた第１の熱伝導シートと、を有する筐体構造体を有する。

本発明によれば、発熱体の筐体内での取り付け位置の自由度と、筐体の防塵防水機能とを両立した筐体構造を低コストで実現することができる。

本発明の第１の実施形態の筐体構造体の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構造を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構造を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構成部品を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態の筐体構造体の熱伝導の様子を示す断面図である。

以下、図を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の筐体構造体の構造を示す断面図である。筐体構造体１は、開口部２０を有する筐体２と、開口部２０に挿通して設けられ、筐体２内に位置する第１の面３１と、開口部２０で筐体２の外表面に位置する第２の面３２と、を有する熱伝導ブロック３と、第２の面３２を含み筐体２の外表面に接するヒートシンク５と、外周が開口部２０の外側にあり、第２の面３２および開口部２０の周囲の筐体２の外表面と、ヒートシンク５との間に設けられた第１の熱伝導シート４と、を有する。

本実施形態によれば、発熱体の筐体内での取り付け位置の自由度と、筐体の防塵防水機能とを両立した筐体構造を低コストで実現することができる。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構造を示す上面図である。図３は、本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構造を示す断面図（図２のＡ−Ａ’断面）である。図４は、本発明の第２の実施形態の筐体構造体の構成部品を示す斜視図である。

本実施形態の筐体構造体１０は、開口部２４を有する筐体（第１の筐体２１と第２の筐体２２とを有する）と、開口部２４に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面３３と、開口部２４で前記筐体の外表面に位置する第２の面３４と、を有する熱伝導ブロックと、を有する。さらに、外周が開口部２４の外側にあり、第２の面３４と、開口部２４の周囲の前記筐体の外表面と、に接する第１の熱伝導シート４０を有する。さらに、第１の熱伝導シート４０と、第１の熱伝導シート４０の周囲の前記筐体の外表面と、に接するヒートシンク５０を有する。

筐体は、第１の筐体２１と第２の筐体２２とを有し、第１の筐体２１と第２の筐体２２とは接合部２３で接合している。接合部２３は、ゴム材などを用いた密閉構造などにより防塵防水機能を有する。第１の筐体２１と第２の筐体２２とはまた、接合部２３で切り離すことができる。以上の構造により、内部に熱伝導ブロック３０を組み込んだ筐体構造体１０の組み立てや、筐体内に基板や電子部品を組み込むことが可能である。筐体はまた、第１の筐体２１と第２の筐体２２とが一体化された構造であっても、逆に、さらに多くの部分に分割され組み合わされた構造であってもよい。

熱伝導ブロック３０は、第１の筐体２１に組み込まれている。熱伝導ブロック３０は、第１の筐体２１にネジや接着剤などによって固定することができる。熱伝導ブロック３０は、第１の筐体２１に設けられた開口部２４を挿通して設けられ、発熱体である電子部品に対向する第１の面３３と、開口部２４で第１の筐体２１の外表面に位置する第２の面３４とを有する。以上の第１の面３３と第２の面３４とを有していれば、熱伝導ブロック３０の形状や寸法は任意とすることができる。これにより筐体内の所望の位置に電子部品を配置することが可能となる。

熱伝導ブロック３０は金属とすることができる。より好ましくは、熱伝導性の高いアルミニウム、もしくは銅とすることができる。熱伝導ブロック３０はまた、ヒートパイプを有することができる。熱伝導ブロック３０はまた、熱伝導性の良い樹脂とすることもできる。

熱伝導ブロック３０の第１の面３３と電子部品との間には、第２の熱伝導シート４１を設けることができる。第２の熱伝導シート４１により、熱伝導ブロック３０と電子部品との熱伝導性を向上させることができる。

第１の熱伝導シート４０は、第１の筐体２１の開口部２４で、熱伝導ブロック３０の第２の面３４に接する。さらに、第１の熱伝導シート４０の外周は、開口部２４よりも外側にある。これにより、第１の熱伝導シート４０は、開口部２４の周囲の第１の筐体２１の外表面にも接することで、開口部２４の全体を覆う。熱伝導ブロック３０は第１の筐体２１にはめ込まれているが、熱伝導ブロック３０と第１の筐体２１との間には隙間が存在する場合がある。この隙間から塵埃や水が筐体の内部に浸入する可能性がある。第１の熱伝導シート４０が開口部２４の全体を覆う構造によって、筐体構造体１０の防塵防水機能を保つことができる。

すなわち、第１の熱伝導シート４０は、ヒートシンク５０に熱伝導する機能と、防塵防水機能とを兼ね備えている。これにより、部品点数と製造工程とを減らすことができ、製造コストを低減することができる。

第１の熱伝導シート４０や第２の熱伝導シート４１は、シリコーン、もしくはアクリル、もしくはポリオレフィンなどの樹脂に、セラミックフィラーや金属フィラーを配合することで熱伝導性を高めたものとすることができる。第１の熱伝導シート４０や第２の熱伝導シート４１はまた、熱伝導性を高めた硬化性のグリスとすることもできる。第１の熱伝導シート４０は、耐水性を有することが望ましい。

ヒートシンク５０は、第１の筐体２１の外表面に設けられ、第１の熱伝導シート４０に接し、第１の熱伝導シート４０を覆う。ヒートシンク５０は、第１の筐体２１の外表面にネジや接着剤などによって固定することができる。このようにして、ヒートシンク５０が第１の熱伝導シート４０を第１の筐体２１の外表面に押し付けることによって、筐体構造体１０の防塵防水機能を保つことができる。

ヒートシンク５０は金属とすることができる。より好ましくは、熱伝導性の高いアルミニウム、もしくは銅とすることができる。ヒートシンク５０はまた、ヒートパイプを有することができる。また、熱伝導性の良い樹脂とすることもできる。ヒートシンク５０は、またさらに、フィン構造を有することもできる。

発熱体である電子部品は、基板上に実装することができる。電子部品は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やメモリなどの半導体部品とすることができる。電子部品はまた、モータやトランスなど、発熱する任意の部品とすることができる。

本実施形態の筐体構造体１０を用いることにより、防塵防水機能を有する電子機器が実現する。電子機器は、例えば、通信機器や情報処理機器などであり、主に屋外で使用することができる。

図５は、本実施形態の筐体構造体１０の熱伝導の様子を示す断面図である。発熱体である電子部品から発せられた熱は、第２の熱伝導シート４１を介して、熱伝導ブロック３０に吸熱される。熱伝導ブロック３０に吸熱された熱は、熱伝導ブロック３０を熱伝導する。熱伝導ブロック３０を熱伝導した熱は、第１の熱伝導シート４０を介してヒートシンク５０に吸熱される。ヒートシンク５０に吸熱された熱は、ヒートシンク５０を熱伝導しながら、ヒートシンク５０から外部へ排熱される。

本実施形態によれば、発熱体の筐体内での取り付け位置の自由度と、筐体の防塵防水機能とを両立した筐体構造を低コストで実現することができる。

本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものである。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。

付記
（付記１）
開口部を有する筐体と、
前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、
前記第２の面を含み前記筐体の外表面に接するヒートシンクと、
外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面および前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、前記ヒートシンクとの間に設けられた第１の熱伝導シートと、を有する筐体構造体。
（付記２）
前記第１の面は、発熱体に対向する、付記１記載の筐体構造体。
（付記３）
前記第１の面と前記発熱体とに挟まれた第２の熱伝導シートを有する、付記２記載の筐体構造体。
（付記４）
前記熱伝導ブロックは、金属を有する、付記１から３の内の１項記載の筐体構造体。
（付記５）
前記熱伝導ブロックは、アルミニウムもしくは銅を有する、付記１から４の内の１項記載の筐体構造体。
（付記６）
前記熱伝導ブロックは、ヒートパイプを有する、付記１から５の内の１項記載の筐体構造体。
（付記７）
前記第１もしくは第２の熱伝導シートは、シリコーンもしくはアクリルもしくはポリオレフィンもしくはグリスを有する、付記１から６の内の１項記載の筐体構造体。
（付記８）
前記ヒートシンクは、金属を有する、付記１から７の内の１項記載の筐体構造体。
（付記９）
前記ヒートシンクは、アルミニウムもしくは銅を有する、付記１から８の内の１項記載の筐体構造体。
（付記１０）
前記ヒートシンクは、ヒートパイプを有する、付記１から９の内の１項記載の筐体構造体。
（付記１１）
前記ヒートシンクは、フィン構造を有する、付記１から１０の内の１項記載の筐体構造体。
（付記１２）
前記発熱体は、電子部品を有する、付記２から１１の内の１項記載の筐体構造体。
（付記１３）
前記発熱体は、半導体部品もしくはモータもしくはトランスを有する、付記２から１２の内の１項記載の筐体構造体。
（付記１４）
開口部を有する筐体と、
前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、
外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面と、前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、に接する第１の熱伝導シートと、
前記第１の熱伝導シートと、前記第１の熱伝導シートの周囲の前記筐体の外表面と、に接するヒートシンクと、を有する筐体構造体。
（付記１５）
付記１から１４の内の１項記載の筐体構造体を有する電子機器。

１、１０ 筐体構造体
２ 筐体
２０、２４ 開口部
２１ 第１の筐体
２２ 第２の筐体
２３ 接合部
３、３０ 熱伝導ブロック
３１、３３ 第１の面
３２、３４ 第２の面
４、４０ 第１の熱伝導シート
４１ 第２の熱伝導シート
５、５０ ヒートシンク

Claims (10)

1. 開口部を有する筐体と、
   前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、
   前記第２の面を含み前記筐体の外表面に接するヒートシンクと、
   外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面および前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、前記ヒートシンクとの間に設けられた第１の熱伝導シートと、を有する筐体構造体。
2. 前記第１の面は、発熱体に対向する、請求項１記載の筐体構造体。
3. 前記第１の面と前記発熱体とに挟まれた第２の熱伝導シートを有する、請求項２記載の筐体構造体。
4. 前記熱伝導ブロックは、金属を有する、請求項１から３の内の１項記載の筐体構造体。
5. 前記熱伝導ブロックは、アルミニウムもしくは銅を有する、請求項１から４の内の１項記載の筐体構造体。
6. 前記第１もしくは第２の熱伝導シートは、シリコーンもしくはアクリルもしくはポリオレフィンもしくはグリスを有する、請求項１から５の内の１項記載の筐体構造体。
7. 前記ヒートシンクは、金属を有する、請求項１から６の内の１項記載の筐体構造体。
8. 前記発熱体は、電子部品を有する、請求項２から７の内の１項記載の筐体構造体。
9. 開口部を有する筐体と、
   前記開口部に挿通して設けられ、前記筐体内に位置する第１の面と、前記開口部で前記筐体の外表面に位置する第２の面と、を有する熱伝導ブロックと、
   外周が前記開口部の外側にあり、前記第２の面と、前記開口部の周囲の前記筐体の外表面と、に接する第１の熱伝導シートと、
   前記第１の熱伝導シートと、前記第１の熱伝導シートの周囲の前記筐体の外表面と、に接するヒートシンクと、を有する筐体構造体。
10. 請求項１から９の内の１項記載の筐体構造体を有する電子機器。