JP2018117100A - 電子機器の筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外に設置される電子機器筐体の放熱性能を維持しつつ、防水性を改善できる樹脂製の電子機器筐体を提供する。【解決手段】電子回路１８を担う基板を含む基板アセンブリを収容する電子機器の筐体１０は、基板アセンブリを囲む樹脂製の壁部と、壁部の開口の接合面Ｊに一体成形された樹脂製の放熱部１４を有する。壁部と放熱部１４との接合面Ｊは、放熱部１４の厚み方向に対して直角方向に伸びる凸部及び凸部に嵌合する凹部を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器の筐体に関し、特に、屋外に設置される電子機器の筐体の防水構造に関する。

屋外の雨水に曝される電子機器においては、その電子回路への防水目的で、密閉される筐体が一般的に採用されている。

例えば、特許文献１には、筐体の一部から放熱フィンの一部を露出させるように、放熱フィンがインサート成形法により封止プラスチックで封止され、筐体と一体成形される構造が記載されている。

特開平９−１８１７６号公報

特許文献１に記載された従来の電子機器の筐体は、図９に示すように、発熱体である電子部品を実装した回路基板が放熱シートを介してアルミ合金からなる放熱フィンに接続され、放熱フィンの一部が露出するように筐体に穴が空けられ、封止プラスチックで一体化された筐体構造を有している。この場合、放熱フィンを熱伝導の高い金属により形成した場合、屋外設置の環境ではプラスチックと金属の特性の違いによる応力の発生、外力による剥離が発生するという問題があった。これにより、放熱フィン周りに隙間が発生し得るため、浸水が発生する等、密閉性が十分に確保できず、屋外設置されるべき電子機器の筐体としては適さない。

本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、放熱性能を維持しつつ、防水性を改善できる電子機器の筐体を提供することを目的とする。

本発明の電子機器の筐体は、電子回路を担う基板を含む基板アセンブリを収容する電子機器の筐体であって、前記基板アセンブリを囲む樹脂製の壁部と、前記壁部の開口の接合面に一体成形された樹脂製の放熱部と、を有し、前記壁部と前記放熱部との前記接合面は、前記放熱部の厚み方向に対して直角方向に伸びる凸部及び前記凸部に嵌合する凹部を含むことを特徴とする。

本発明の電子機器の筐体によれば、前記壁部と前記放熱部との前記凸部及び前記凹部の接合面により、電子回路の熱を前記放熱部から筐体の外に効率よく伝達でき且つ密閉性が向上して、放熱性能と防水性能を両立させ得、高熱伝導樹脂の放熱部を部分的に形成することにより、低コストで高放熱な筐体が実現可能となる。

本発明の電子機器の筐体において、前記接合面は、前記壁部の表面に対して９０度以外の所定の角度で交差する面を複数含むように構成でき、これにより、筐体の強度を改善でき、応力分散を促進できる。

本発明の電子機器の筐体において、前記放熱部の外郭が円形状であるように構成でき、これにより、経年変化による前記壁部と前記放熱部の剥離を抑制することができる。

本発明の電子機器の筐体において、前記凹部には前記凸部へ向かう食い込み部が設けられているように構成でき、これにより、接合面の密着性を高めるとともに、経年変化による前記壁部と前記放熱部の剥離をさらに抑制することができる。

本発明の電子機器の筐体において、前記放熱部が前記壁部の樹脂よりも高い熱伝導性を有するように構成でき、これにより、放熱性能を改善できる。

本発明の電子機器の筐体において、前記放熱部は前記筐体の外部空間へ突出している複数の放熱突出部を有するように構成でき、これにより、さらに放熱性能を改善できる。

本発明の電子機器の筐体において、前記放熱部及び前記壁部が二色成形されているように構成でき、これにより、筐体の組み立て容易性を改善できる。

本発明による実施例１である電子機器の筺体の外観を示す蓋体本体側から見た斜視図である。 図１の線ｘｘにおける電子機器の筺体を示す概略断面図である。 図２における電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分Ｊｐを拡大した拡大部分概略断面図である。 比較例の電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分を拡大した拡大部分概略断面図である。 図２における電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分Ｊｐを拡大した拡大部分概略断面図である。 図２における電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分Ｊｐを拡大した拡大部分概略断面図である。 本発明による実施例１である電子機器の筐体の製造工程を説明する金型の概略断面図である。 本発明による実施例１である電子機器の筐体の製造工程を説明する金型の概略断面図である。 本発明による実施例１である電子機器の筐体の組み立て工程を説明する概略断面図である。 本発明による実施例１である電子機器の筐体の組み立て工程を説明する概略断面図である。 本発明による実施例２である電子機器の筺体の概略断面図である。 本発明による実施例３である電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分を拡大した拡大部分概略断面図である。 従来の電子機器の筺体を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明による実施例の屋外設置用電子機器の筐体について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例において、実質的に同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、実施例１である電子機器の筺体１０の外観を示す蓋体本体側から見た斜視図である。図２は、図１の線ｘｘにおける電子機器の筺体１０を示す概略断面図である。

図１、図２に示すように、実施例の電子機器の樹脂製の筐体１０は略長方体形状を有している。筐体１０は、一対の筒箱状の筐体本体１１及び蓋体１２から構成され、それぞれの開口部において互いに嵌合されている。筐体本体１１は、その開口端面側壁から外側に突出するフランジ１１Ｆを有している。蓋体１２は、その開口端面側壁から外側に突出して互いにフランジ１２Ｆを有している。筐体本体１１及び蓋体１２のフランジ１１Ｆ及び１２Ｆのフランジ側面が嵌合されることによって、筐体本体１１及び蓋体１２の内側に、電子部品又は電子装置等を収容する密閉された収容空間ＳＰが画定される。

図２に示すように、筐体本体１１及び蓋体１２は、フランジ１２Ｆ、１１Ｆの対向面の間にパッキン２４を挟み込ませて嵌合した状態で、ネジＳｃ等（図１）により締結され、互いに固着される。筐体１０からの蓋体１２の取り外しにより、筐体内部にアクセス可能となる。

筐体本体１１は、その底部の壁部の開口と一体となった熱伝導性樹脂製の放熱部１４を有する。放熱部１４は、該底部の壁部の開口に嵌合された放熱本体１４Ａと、該放熱本体から外部に露出する放熱突出部１４Ｐ（所定ピッチで平行に突出する複数のフィン）とからなる。放熱部１４は、筐体本体１１の樹脂よりも高い熱伝導性を有する熱伝導性樹脂から一体成形されている。

放熱本体１４Ａ（筐体本体１１の内側）には、直接張った熱伝導シート１６を介して、発熱体である電子部品１７が実装された電子回路１８の基板（基板アセンブリ）が固定されている。熱伝導シート１６は、例えば銅やアルミニウム等の金属やセラミックスから成る。このように発熱体（電子部品１７）は熱伝導シートにより放熱部１４に熱的に接続されている。

図１、図２に示すように、筐体本体１１と接合している放熱部１４の接合面Ｊの外郭は、円形状である。図３は、図２における電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分Ｊｐ（破線の円）を拡大した拡大部分概略断面図である。図３に示すように、例えば、放熱部１４の放熱本体１４Ａの接合面Ｊは、筐体内部へテーパー状の接合面ＪＡと、板状の放熱部の表面に略平行な接合面ＪＢと、接合面ＪＡと異なる角度方向で相反して筐体内部へ逆テーパー状の接合面ＪＣと、で構成される。すなわち、接合面Ｊは、放熱部１４の厚み方向に対して直角方向に伸びる凸部Ｐ及び該凸部に嵌合する凹部Ｒを含むように、形成されている。さらに、凹部Ｒには凸部Ｐへ向かう食い込み部Ｒ１が設けられている。

本実施例の電子機器を含む筺体１０が現場に設置された場合、電子部品の発熱体の熱や周囲の気温により、筐体全体の温度が変化する。そのような状況では、異種材料の筐体本体１１と放熱部１４は線膨張係数が異なっている故に、図３に示すように、筐体本体１１と放熱部１４の接合面Ｊに応力が発生する。

放熱本体１４Ａの接合面Ｊは接合面ＪＡ，ＪＢ，ＪＣの複合形状を有している故に、接合面Ｊの面積は従来構造の接合面積に比べて飛躍的に大きくなる（例えば、全体を示さない比較例の電子機器の筺体の筐体本体と放熱部の接合面部分を拡大した拡大部分概略断面図（図４）に示す接合面ＪＤ（凹部、凸部のない接合面）を参照してください）。よって、温度変化により生じた放熱部１４の応力（図３）が広い接合面にて分散される。さらに、放熱部１４が円形（図１）に形成されていることから、接合面Ｊには応力集中も発生しない。なお、放熱部１４は円形の他に楕円形や、多角形を有しもよく、成形金型に応じて種々の形状を採用してもよい。

また、図５、図６に示すように、放熱部１４に外力が加わった場合、接合面ＪＡと接合面ＪＣが互いに反対の向きにテーパー状になっているため、外力は接合面ＪＡ、ＪＣそれぞれの面に沿った力と面に垂直な力に分散される。すなわち、図５に示すように外力が内側から外側へ放熱部１４に加わったとき、逆テーパー状の接合面ＪＣの面に沿った力と面に垂直な力に外力が分散される。また、図６に示すように外力が外側から内側へ放熱部１４に加わったとき、テーパー状の接合面ＪＡの面に沿った力と面に垂直な力に外力が分散される。特に、接合面ＪＡの凹部に設けられた食い込み部Ｒ１によって外力が分散される。

図７〜図１０を用いて実施例の電子機器の筐体の製造工程を説明する。製造工程において、二色成形で放熱部１４と一体の筐体本体１１を形成し、部品配置工程と封止工程を経て電子機器の筐体を製造する。

図７に示すように、二色成形の第１成形工程では、ベース金型ＢＤの上に放熱部用の金型Ｄ１を型締めして、その内部空間に放熱部キャビティを形成し、そこに所定の放熱部用樹脂材料を注入して、放熱部１４を一色成形する。金型ＢＤの上から金型Ｄ１のみを取り外して成形品の放熱部１４をベース金型ＢＤ上で露出させ、バリ等を除去する。なお、放熱部用金型Ｄ１は放熱突出部１４Ｐの複数の平行フィンの伸長方向に可動な一対の金型である故に、金型Ｄ１を水平方向に開いたときに、金型Ｄ１が成形品の放熱部１４の凸部Ｐを傷つけることはない。

放熱部用樹脂材料としては、例えば、高熱伝導ＰＣ（ポリカーボネート）、高熱伝導ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、高熱伝導ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）、高熱伝導ＰＡ（ポリアミド）等が挙げられる。放熱部用樹脂材料の高熱伝導樹脂材料については基本的に、既存の樹脂材料に熱伝導性を上がるためにフィラー、カーボン等と配合したものである。

次に、図８に示すように、二色成形の第２成形工程では、ベース金型ＢＤ上の放熱部１４の上に筐体用の金型Ｄ２を型締めして、筐体用の金型Ｄ２の内部空間に放熱部１４の放熱本体１４Ａのみが配置された状態で、該内部空間に所定の筐体用樹脂を注入して、筐体本体１１を二色成形する。二色成形により、放熱部１４の放熱本体１４Ａが筐体本体１１と一体化されて、放熱本体１４Ａが筐体本体１１に嵌合、接合される。次に、ベース金型ＢＤ及び金型Ｄ２から放熱部１４と一体の筐体本体１１の成形品を取り出し、バリ等を除去する。

筐体用樹脂材料としては、ＡＢＳ（アクリルニトリルブタジエンスチレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳＡ（アクリレートスチレンアクリルニトリル）、ＡＥＳ（アクリロニトリルエチレン−プロピレン−ジエンスチレン）、ＡＢＳ−ＰＣ等が挙げられる。

次に、図９に示すように、部品配置工程では、放熱部１４（放熱本体１４Ａの平坦底部）上に熱伝導シート１６を直接張る。その後、発熱体である電子部品１７が実装された電子回路１８の基板アセンブリを、ネジ等（図示せず）により一定の荷重で固定する。

次に、図１０に示すように、封止工程では、筐体本体１１のフランジ１１Ｆ上に、パッキン２４を介して蓋体１２のフランジ１２Ｆを合わせて、フランジ側面同士を嵌合させ、ネジ等（図示せず）により一定の荷重で固定する。これによって、図２に示す電子部品１７を収容する密閉された電子機器の筐体１０が完成する。なお、筐体本体１１の放熱部１４を除く側壁の一部において、収容された電子回路を動作させるための外部の給電ケーブルや入出力ケーブル等を通過させるための接続孔（図示せず）が設けられている。

以上のように、筐体本体１１と放熱部１４を二色成形することにより、放熱部１４と筐体本体１１の密着性は高くなる。また、筐体本体１１と放熱部１４の接合面（境界面）の接触熱抵抗が小さいくなる故に、発熱体から効率よく熱が放熱部１４に伝わり、放熱部１４の放熱突出部１４Ｐが大気に露出することにより、熱は筐体本体１１を介さず直接大気に輻射される。

このように、本実施例によれば、筐体内部においては放熱部１４と筐体本体１１を二色成形することにより、樹脂製の筐体の放熱構造において、密閉性を確保し、放熱性の向上が期待できる。

さらに、放熱性向上の効果の他にも、本実施例によれば、放熱部１４と筐体本体１１が一体化され且つ電子部品を覆う封止プラスチックが不要になることにより、組立工数の削減が可能となり、さらには封止プラスチックが不要なことから、電子回路１８の基板アセンブリが故障した場合でも基板アセンブリの交換が可能となる。

また、従来の構造では、発熱を伴う電子部品を搭載した基板を収容した場合、一般的な筐体樹脂材料では熱伝導率が小さく放熱性が低いため、放熱性を上げるためには筐体全体を大きくするか、あるいは、筐体全体の樹脂材料を熱伝導性の高い樹脂とする必要があった。そこで、筐体を大きくした場合は、装置サイズが大きくなり、且つ重量も増加するため設置条件が悪くなる。また、筐体全体に高熱伝導樹脂を使用した場合は一般的な樹脂の使用に比して、製造コストが高くなるという問題があった。しかし、本実施例によれば、必要な部分に部分的に高熱伝導樹脂を使用できるので、製造コストの削減の効果が得られる。

上記の実施例１では放熱部１４を筐体本体１１側に設けたが、放熱部１４を筐体本体の底部以外の側面や蓋体側にも設けることができる。例えば、図１１に示すように、実施例２では、蓋体１２側にも放熱部１４を二色成形して、電子部品１７と熱伝導シート１６等を介して接触させることにより、さらに放熱性が改善され得る。

実施例３は、図１２に示すように、放熱部１４の放熱本体１４Ａの接合面Ｊが、放熱部の表面に略平行な接合面を設けず、筐体内部へテーパー状の接合面ＪＡと、接合面ＪＡと異なる角度方向で相反して筐体内部へ逆テーパー状の接合面ＪＣで構成される以外、実施例１と同様の構成の電子機器を含む筺体１０である。すなわち、本実施例３における放熱部１４の放熱本体１４Ａの接合面Ｊは、放熱部１４の厚み方向に対して直角方向に伸びる凸部Ｐ及び該凸部に嵌合する凹部Ｒを含むように形成され、さらに、凹部Ｒには凸部Ｐへ向かう食い込み部Ｒ１が２つ設けられている。これによれば、２つの食い込み部Ｒ１で凸部Ｐを挟む故に、筐体本体１１の強度の向上が期待できる。

１０…筐体
１１…筐体本体
１２…蓋体
１１Ｆ、１２Ｆ…フランジ
１４…放熱部
１４Ａ…放熱本体
１６…熱伝導シート
１７…電子部品
１８…電子回路
２４…パッキン
ＪＡ，ＪＢ，ＪＣ…接合面
Ｒ１…食い込み部
Ｓｃ…ネジ
ＳＰ…収容空間

Claims (7)

1. 電子回路を担う基板を含む基板アセンブリを収容する電子機器の筐体であって、
   前記基板アセンブリを囲む樹脂製の壁部と、
   前記壁部の開口の接合面に一体成形された樹脂製の放熱部と、を有し、
   前記壁部と前記放熱部との前記接合面は、前記放熱部の厚み方向に対して直角方向に伸びる凸部及び前記凸部に嵌合する凹部を含むことを特徴とする電子機器の筐体。
2. 前記接合面は、前記壁部の表面に対して９０度以外の所定の角度で交差する面を複数含むことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の筐体。
3. 前記放熱部の外郭が円形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器の筐体。
4. 前記凹部には前記凸部へ向かう食い込み部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の電子機器の筐体。
5. 前記放熱部が前記壁部の樹脂よりも高い熱伝導性を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の電子機器の筐体。
6. 前記放熱部は前記筐体の外部空間へ突出している複数の放熱突出部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電子機器の筐体。
7. 前記放熱部及び前記壁部が二色成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の電子機器の筐体。

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