JP2019067911A - 電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストを上昇させずに自然空冷による放熱能力を向上させることで、筐体の温度上昇を防止した電子装置を提供する。【解決手段】ケース3の両端を第1と第2の端面板1,2で挟んで形成された筺体9の内部に、発熱部品31、32が実装された回路基板41、42を備え、筐体9の外側には外側フィン11,12,13が突出された電子装置であって、発熱部品31が実装された回路基板41を除く部分の筐体9内の空間に、第1の端面板1の内面側を突出させた内側フィン14を形成し、内側フィン14で吸熱した熱を、第1の端面板1の外側フィン11を通じて放熱することで、筐体9の温度の上昇を防止した電子装置である。【選択図】図4
Description
本出願は、発熱部品の冷却構造を備えた電子装置に関する。
従来、多くの電子装置に対して小型化が求められており、携帯電話機等の無線端末の間で無線通信を行うための基地局においても電子装置の小型化が求められている。これは、基地局として用いられる電子装置は、屋外に設置されて建築構造物の屋上や電柱に取り付けられ、電子装置の占有体積に応じて設置費用が決まるために、小型化が望まれるためである。また、近年、基地局の電子装置が小型化されるにつれて、電子装置の内部に設けられた電源装置やパワーアンプ等の電子部品が高密度化されている。
図1(a)は、無線基地局として用いられる比較技術における電子装置10の外観を示すものである。電子装置10の筐体9は、第1の端面板1、第2の端面板2及び第1の端面板1と第2の端面板2に挟まれた矩形状のケース3を備える。第1の端面板1には外側に突出する複数の第1のフィン11があり、第1の端面板1と第1のフィン11とで第1のヒートシンク21を形成している。また、第2の端面板2にも、外側に突出する複数の第2のフィン12があり、第2の端面板2と第2のフィン12とで第2のヒートシンク22を形成している。更に、ケース3には、電子装置10の左右方向の壁面に第3のフィン13が突設されている。
図1(b)は、図1(a)に示した電子装置10の筐体9を分解して内部構造を示すものである。第1の端面板1は、外側の面に第1のフィン11が突設され、内側の面が平坦になっている。第1の端面板1の平坦な面には、パワーアンプのような第1の発熱部品31を実装した第1の回路基板41が、図示を省略したボスにネジ等で取り付けられる。第1の回路基板41の面積は、第1の端面板1の平坦な面の面積よりも小さく、第1の端面板1の平坦な面には、第1の回路基板41の非実装領域E、Fがある。
第2の端面板2も同様に、外側の面に第2のフィン12が突設され、内側の面が平坦になっている。第2の端面板2の平坦な面には、パワーアンプのような第2の発熱部品32を実装した第2の回路基板42が、図示されないボスにネジ等で取り付けられる。第2の回路基板42の面積は、第2の端面板2の平坦な面の面積と同程度であり、第2の端面板2の平坦な面の大部分は第2の回路基板42で覆われている。第1の回路基板41と第2の回路基板42は、一方がデジタル回路部品を搭載するものであり、他方がアナログ回路部品を搭載するものである。
ケース3は、第1の端面板1の外縁部に重ね合わされる第1のフランジ部51、第2の端面板2の外縁部に重ね合わされる第2のフランジ部52及び第1のフランジ部51と第2のフランジ部52を接続する矩形状の枠体53を備える。ケース3の枠体53の左右の外面には、前述の第3のフィン13が突設されている。
基地局として用いられる電子装置は屋外に設置されるために、その筐体9は、内部に設けられた各種デバイスを風雨から保護するために防水構造となっている。このため、第1のフランジ部51の第1の端面板1の外縁部に重ね合わされる部分と、第2のフランジ部52の第2の端面板2の外縁部に重ね合わされる部分には、電子装置10の内部への水の浸入を防止するシール部材4が設けられている。更に、ケース3の内部には、送受と受信とを切り換える回路を備える送受信切換器5が設けられている。
電子装置10が屋外基地局の場合、ケース3の内部に収容される電子部品のうち、かなりの発熱を締めるのがパワーアンプのような発熱部品31,32である。屋外基地局を小型化する場合、発熱部品31,32からの熱拡散を行うために、発熱部品31,32は2つの回路基板に分割されて搭載されることがある。比較技術の電子装置10では、発熱部品31と発熱部品32が分割され、発熱部品31が実装された第1の回路基板41が第1の端面板1に取り付けられ、発熱部品32が実装された第2の回路基板42が第2の端面板2に取り付けられている。
このため、比較技術の電子装置10では、発熱部品31から発生される熱が、第1の端面板1と第1のフィン11とを備える第1のヒートシンク21で主に放熱される。また、発熱部品32から発生される熱が、第2の端面板2と第2のフィン12とを備える第2のヒートシンク22で主に放熱される。
図2は、図1(b)に示した第1のヒートシンク21の第1の端面板1に、第1の発熱部品31が実装された第1の回路基板41が取り付けられた状態を、電子装置の内側から見た図である。第1の回路基板41は、第1の端面板1に突設されたボスにネジ等を用いて固定されるが、本図にはネジの図示は省略してある。第1の回路基板41は第1の端面板1の一部分に取り付けられており、第1の端面板1の平坦な面には前述の第1の回路基板41の非実装領域E,Fがある。
図3(a)は、図1(b)に示した第2のヒートシンク22の第2の端面板2に、第2の発熱部品32が実装された第2の回路基板42が取り付けられた状態を電子装置の内側から見たものである。また、図3(b)は、図3(a)に示した第2の回路基板42が取り付けられた第2の端面板2を、矢印A方向から見た図である。第2の回路基板42は、第2の端面板2に突設されたボスにネジ等を用いて固定されるが、本図にはネジの図示は省略してある。第2の回路基板42は第2の端面板2の略全面に取り付けられている。
ところが、比較技術における電子装置では、電源装置やパワーアンプ等の電子部品が高密度化されているために、筐体の外部に設置された放熱用のフィンでは放熱が十分に行われず、電子装置が温度上昇するという課題がある。そこで、放熱能力を上げるために、電子装置の筐体の内部にヒートパイプを設けて筐体の温度を下げる方法があるが、電子装置のコストが上昇すると共に、部品温度は下げることは出来ても局所発熱を防止できないという課題がある。
1つの側面では、本出願は、装置のコストを上昇させることなく、自然空冷による放熱能力を向上させることにより、電子装置の温度上昇を防止することができる、発熱部品の冷却構造を備えた電子装置を提供することを目的とする。
1つの形態によれば、筐体の内部に設けられた回路基板に発熱部品が実装され、筐体は外側に突出する外側フィンを備える電子装置において、回路基板の非実装領域に隣接する筐体内の空間内に、筐体の内面に接続する複数の内側フィンを設け、内側フィンで吸熱した熱を、筐体の外側フィンを通じて放熱するようにした電子装置が提供される。
開示の電子装置によれば、外側フィンの内側に一体的に内側フィンを設けたことにより、コストを上昇させることなく、自然空冷による放熱能力が向上するので、電子装置の温度上昇を防止することができるという効果がある。
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態においては、比較技術の電子装置と同一または類似の要素には共通の参照符号を付し、理解を容易にするために、図面の縮尺を適宜変更している。
図4(a)は、開示する電子装置20の筐体9を分解して内部構造を示すものであり、図4(b)は、図4(a)に示した第1の端面板1に、第1の回路基板41が取り付けられた状態を、電子装置20の内側から見た図である。電子装置20の筐体9は、第1の端面板1、第2の端面板2及び第1の端面板1と第2の端面板2に挟まれた矩形状のケース3を備えており、これらを重ね合わせた外観形状は、図1(a)に示した比較技術の電子装置10と同じである。第1の端面板1の外側に複数の第1のフィン11があり、第2の端面板2の外側に複数の第2のフィン12があり、ケース3に第3のフィン13が突設されている点も、図1(b)に示した比較技術の電子装置10と同じである。
開示する電子装置20の構造が、図1(a)及び図2で説明した比較技術の電子装置10と異なる点は、第1のヒートシンク21の構造のみである。よって、図4(a)、(b)以降の電子装置20の構造の説明では、比較技術の電子装置10と同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分の構造のみを説明する。
比較技術の電子装置10では、第1の端面板1と第1のフィン11とで第1のヒートシンク21が形成されており、図2に示したように、第1の端面板1の平坦な面には、第1の回路基板41の非実装領域E、Fがあった。一方、開示する電子装置20では、第1の端面板1の平坦な面にある第1の回路基板41の非実装領域Eに、複数の内側フィン14が設けられている点が異なる。第1の端面板1の平坦な面にある第1の回路基板41の非実装領域Fはそのままである。
複数の内側フィン14は、図5に示すように、発熱部品31が設けられた第1の回路基板41の非実装領域Eに隣接するケース3の空間S内に設けられているが、他の部品には干渉しない。図4(a)、(b)に示した内側フィン14は、説明を分かり易くするために枚数を減らして記載してあるが、内側フィン14の枚数は、第1の端面板1の外側に設けられている第1のフィン11の枚数と同じで良い。
このように、ケース3の空間S内に内側フィン14が設けられていると、第1の回路基板41に実装された第1の発熱部品31から放出された熱Hが、内側フィン14に吸熱され、破線のように第1の端面板1及び第1のフィン11を通じて外部に放熱される。この結果、ケース3の空間Sの内部温度が、内側フィン14がない場合に比べて下がる。
図6(a)は、比較技術の電子装置10の動作時の筐体9の表面の温度分布を示すものであり、筐体9の表面には96°Cの最高温度の部分が存在した。これに対して図4(a)、(b)及び図5で説明した内側フィン14を備える電子装置20では、筐体9の表面の最高温度が88°Cまで低下し、電子装置20の筐体9の温度の低減に効果があった。
開示する電子装置20では、第1の端面板1と第1のフィン11及び内側フィン14によって第1のヒートシンク21Aが形成されており、図4で説明した実施例では、内側フィン14は第1の端面板1に一体的に設けられている。この場合の第1のヒートシンク21Aの製造方法を、図7を用いて説明する。
図7は、電子装置20に設けられる第1のヒートシンク21Aの製造過程を示すものである。まず、図7(a)に示すように、直方体状のアルミ板が切削加工され、第1の端面板1と、第1の端面板1の両面にフィン(第1のフィン11と内側フィン14)が形成される。続いて、図7(b)に示すように、第1のフィン11の外周部が外気に良く触れるように部分的に削り取られ、溝15が形成される。
この後、図7(c)に示すように、内側フィン14の一部分が削り取られ、削り取られた部分に、第1の発熱部品31が実装された第1の回路基板41が搭載できるようになる。内側フィン14が削り取られた部分には、第1の発熱部品31が実装された第1の回路基板41が搭載される。図7(d)は、図7(c)に示した内側フィン14が削り取られた部分に、第1の発熱部品31が実装された第1の回路基板41が取り付けられた状態の第1のヒートシンク21Aを示している。
以上説明した実施例では、第1の端面板1の平坦な面にある第1の回路基板41の非実装領域Eだけに、複数の内側フィン14が設けられているが、内側フィン14は、図8に示すように、第1の回路基板41の非実装領域Fにも設けることができる。
また、以上説明した実施例では、第1の端面板1の平坦な面に一体的に複数の内側フィン14を形成したものを説明したが、内側フィン14は第1の端面板1と別体に形成し、第1の端面板1に熱伝導性を確保した状態で取り付ける実施例が可能である。この場合は、図9(a)に示すように、第1の端面板1の第1の回路基板41の非実装領域に凹部16を形成しておく。一方、凹部16と同形状のベース板23B上に複数の内側フィン14Sを突設した第3のヒートシンク23を別体で用意する。そして、第1の端面板1に形成した凹部16に、第3のヒートシンク23のベース板23Bを嵌め込んで、第1のヒートシンク21Bを形成する。第1の端面板1に第3のヒートシンク23が嵌め込まれた第1のヒートシンク21Bの形状は、内側フィン14が一体的に形成された第1のヒートシンク21の形状と同じである。
なお、図9(a)に示した実施例の変形実施例として、図9(b)に示す実施例が可能である。変形実施例では、図9(b)に示すように、凹部16と、第3のヒートシンク23の間に、伝熱性を確保するための熱伝導シート6又は熱伝導粘着テープ7が挿入されて第1のヒートシンク21Bが形成される。熱伝導シート6又は熱伝導粘着テープ7により、第3のヒートシンク23で吸熱された熱が、効率良く第1の端面板1に伝熱される。
以上説明した実施例では、電子装置として、屋外設置される無線基地局に使用されるものを説明したが、電子装置の設置位置は屋外に限定されるものではない。すなわち、本出願の電子装置は、筐体9に外側フィンを備え、筐体9の内部に空間があり、この空間に設けた内側フィンを外側フィンに伝熱できる構造であれば、どのような電子装置でも良い。
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。
(付記1) 筐体の内部に設けられた回路基板に発熱部品が実装され、前記筐体は外側に突出する外側フィンを備える電子装置において、
前記回路基板の非実装領域に隣接する前記筐体内の空間内に、前記筐体の内面に接続する複数の内側フィンを設け、前記内側フィンで吸熱した熱を、前記筐体の前記外側フィンを通じて放熱するようにした電子装置。
(付記2) 前記筐体は、筒状のケースと、筒状のケースの両端を封止する第1と第2の端面板から形成され、
前記内側フィンは、前記第1と第2の端面板の少なくとも一方の内面側を突出させることにより、前記第1と第2の端面板に一体的に設けられていることを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記3) 前記第1と第2の端面板の一方の面に前記外側フィンが設けられ、反対側の面に前記内側フィンが形成された第1と第2のヒートシンクは、熱伝導性の高い直方体状の金属の板を切削加工することによって形成されることを特徴とする付記2に記載の電子装置。
(付記4) 前記回路基板に実装される前記発熱部品は、パワーアンプであることを特徴とする付記1から3の何れかに記載の電子装置。
(付記5) 前記回路基板は、前記第1の端面板及び前記第2の端面に設けられたボスに取り付けられることを特徴とする付記1から4の何れかに記載の電子装置。
前記回路基板の非実装領域に隣接する前記筐体内の空間内に、前記筐体の内面に接続する複数の内側フィンを設け、前記内側フィンで吸熱した熱を、前記筐体の前記外側フィンを通じて放熱するようにした電子装置。
(付記2) 前記筐体は、筒状のケースと、筒状のケースの両端を封止する第1と第2の端面板から形成され、
前記内側フィンは、前記第1と第2の端面板の少なくとも一方の内面側を突出させることにより、前記第1と第2の端面板に一体的に設けられていることを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記3) 前記第1と第2の端面板の一方の面に前記外側フィンが設けられ、反対側の面に前記内側フィンが形成された第1と第2のヒートシンクは、熱伝導性の高い直方体状の金属の板を切削加工することによって形成されることを特徴とする付記2に記載の電子装置。
(付記4) 前記回路基板に実装される前記発熱部品は、パワーアンプであることを特徴とする付記1から3の何れかに記載の電子装置。
(付記5) 前記回路基板は、前記第1の端面板及び前記第2の端面に設けられたボスに取り付けられることを特徴とする付記1から4の何れかに記載の電子装置。
(付記6) 前記第1と第2の端面板のうち、一方の端面板には前記回路基板が全面に渡って取り付けられており、他方の端面板には前記回路基板が部分的に取り付けられており、
前記発熱部品の非実装領域は、前記他方の端面板の前記回路基板が取り付けられていない領域であることを特徴とする付記1から5の何れかに記載の電子装置。
(付記7) 前記電子装置は、無線端末との間で無線通信を行うための基地局として使用され、筐体の内部は外部に対して防水されていることを特徴とする付記1から6の何れかに記載の電子装置。
(付記8) 前記内側フィンは、前記筐体とは別体で形成した第3のヒートシンクのベース板に突設させた状態で複数設けられ、
前記回路基板の非実装領域に位置する前記第1又は第2の端面板に凹部を形成し、
前記凹部内に、熱伝導性を確保した状態で前記ヒートシンクのベース板を嵌め込んで取り付けることにより、前記内側フィンを前記筐体内の空間内に位置させたことを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記9)
前記凹部と前記ベース板の間に熱伝導性部材を介在させて、前記ヒートシンクで吸熱した熱が前記第1又は第2の端面板に効率良く伝達されるようにしたことを特徴とする付記8に記載の電子装置。
前記発熱部品の非実装領域は、前記他方の端面板の前記回路基板が取り付けられていない領域であることを特徴とする付記1から5の何れかに記載の電子装置。
(付記7) 前記電子装置は、無線端末との間で無線通信を行うための基地局として使用され、筐体の内部は外部に対して防水されていることを特徴とする付記1から6の何れかに記載の電子装置。
(付記8) 前記内側フィンは、前記筐体とは別体で形成した第3のヒートシンクのベース板に突設させた状態で複数設けられ、
前記回路基板の非実装領域に位置する前記第1又は第2の端面板に凹部を形成し、
前記凹部内に、熱伝導性を確保した状態で前記ヒートシンクのベース板を嵌め込んで取り付けることにより、前記内側フィンを前記筐体内の空間内に位置させたことを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(付記9)
前記凹部と前記ベース板の間に熱伝導性部材を介在させて、前記ヒートシンクで吸熱した熱が前記第1又は第2の端面板に効率良く伝達されるようにしたことを特徴とする付記8に記載の電子装置。
1、2 端面板
3 ケース
4 シール部材
5 送受信切換器
9 筺体
11、12,13 フィン
14 内側フィン
20 電子装置
21,22,23 ヒートシンク
31,32 発熱部品
41,42 回路基板
51,52 フランジ部
E、F 回路基板の非実装領域
3 ケース
4 シール部材
5 送受信切換器
9 筺体
11、12,13 フィン
14 内側フィン
20 電子装置
21,22,23 ヒートシンク
31,32 発熱部品
41,42 回路基板
51,52 フランジ部
E、F 回路基板の非実装領域
Claims (5)
- 筐体の内部に設けられた回路基板に発熱部品が実装され、前記筐体は外側に突出する外側フィンを備える電子装置において、
前記回路基板の非実装領域に隣接する前記筐体内の空間内に、前記筐体の内面に接続する複数の内側フィンを設け、前記内側フィンで吸熱した熱を、前記筐体の前記外側フィンを通じて放熱するようにした電子装置。 - 前記筐体は、筒状のケースと、筒状のケースの両端を封止する第1と第2の端面板から形成され、
前記内側フィンは、前記第1と第2の端面板の少なくとも一方の内面側を突出させることにより、前記第1と第2の端面板に一体的に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。 - 前記第1と第2の端面板の一方の面に前記外側フィンが設けられ、反対側の面に前記内側フィンが形成された第1と第2のヒートシンクは、熱伝導性の高い直方体状の金属の板を切削加工することによって形成されることを特徴とする請求項2に記載の電子装置。
- 前記回路基板に実装される前記発熱部品は、パワーアンプであることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の電子装置。
- 前記電子装置は、無線端末との間で無線通信を行うための基地局として使用されることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の電子装置。
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