JP2019219493A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】効率のよい冷却を省スペースで実現する。【解決手段】制御ＩＣ３１は、主基板３２に実装されている。冷却ファン２５から吐き出し口４１を通って吐き出し方向Ｆ１へ風が流れる。熱伝導部３３は制御ＩＣ３１と熱交換部３０とを熱結合する。制御ＩＣ３１は、吐き出し口４１に対し、冷却ファン２５からの風の吐き出し方向Ｆ１における延長上に位置する。熱交換部３０は、制御ＩＣ３１と冷却ファン２５との間に位置する。【選択図】図４

Description

本発明は、電子機器に関する。

電子機器においては、通常、機器内の温度上昇の抑制が必要とされる。例えば、撮像装置においては、動画撮影における高画素化や高フレームレート化に伴い筐体の温度上昇の抑制が重要となっている。特許文献１には、機器内の温度上昇を抑制するために、強制冷却構造として冷却用のファンと放熱板を用い、回路基板を冷却する構造が開示されている。

特許６０００７５２号公報

電子機器に対しては小型化の要請が高い。しかしながら、機器の小型化のためにファンや放熱板などの冷却構造を小型化すると、冷却効果が低下してしまう。ファンを用いた冷却構造においては、ファンへの吸気経路、発熱源からフィン等の熱交換部への熱の伝達経路、ファンから熱交換部への送風経路、熱交換部から筐体外部への排気経路等を効率的に設計することが望まれる。しかし、機器の小型化と冷却効率の向上とを両立させることは容易でない。従って、電子機器においては、機器を大型化することなく高い冷却機能を確保する上で改善の余地があった。

本発明は、効率のよい冷却を省スペースで実現することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、発熱素子が実装された主基板と、吐き出し口を有するファンと、前記ファンの前記吐き出し口から吐出される風を受けて放熱する熱交換部と、前記発熱素子と前記熱交換部とを熱結合する熱伝導部と、を有し、前記発熱素子は、前記ファンの前記吐き出し口に対し、前記ファンからの風の吐き出し方向における延長上に位置し、前記吐き出し方向と略平行な方向において、前記熱交換部は、前記発熱素子と前記ファンとの間に位置することを特徴とする。

本発明によれば、効率のよい冷却を省スペースで実現することができる。

冷却構造が適用される電子機器の斜視図である。 冷却構造を含む撮像装置の要部の分解斜視図である。 撮像装置の背面図、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 冷却構造及びその周辺の斜視図、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 冷却ファンをプリント配線板側、主基板側から見た斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１（ａ）、（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る冷却構造が適用される電子機器の斜視図である。本電子機器の一例として撮像装置１０を挙げるがこれに限定されない。撮像装置１０は例えばデジタルカメラとして構成される。

撮像装置１０は開閉可能な可動部品として液晶モニタ１１を有する。図１（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、液晶モニタ１１の閉状態、開状態の撮像装置１０の背面側の斜視図を示している。撮像装置１０は、被写体像を撮像素子（不図示）に取り込むレンズ鏡筒（不図示）を有している。撮像装置１０のユーザは、液晶モニタ１１を介して被写体像を確認できる。

液晶モニタ１１は、可動ヒンジ部１７によって２軸で（回動軸心Ｚ１及び回動軸心Ｚ２を中心に）回動可能に、撮像装置１０の本体（電子機器本体）に対し取り付けられている。撮像装置１０の本体のうち背面カバー１５に、液晶モニタ１１が収納されるモニタ収容部１９が形成されている。液晶モニタ１１がモニタ収容部１９に収容される閉状態（図１（ａ））においては、モニタ収容部１９は露出しない。液晶モニタ１１が開状態にあるとき（図１（ｂ））は、モニタ収容部１９の全体が露出する。以下、回動軸心Ｚ１と平行な方向を上下方向とする。撮像装置１０の左右方向については、撮像装置１０を背面側から見た方向で呼称する。撮像装置１０の撮像光軸方向を前後方向とする。

撮像装置１０は、回動軸心Ｚ１とは反対側の端部（右端部）にグリップ部２０を有する。グリップ部２０は、撮像装置１０を使用する際に保持される部分である。グリップ部２０は、互いに異なる材料である樹脂部と弾性部とで成形されて一体となっている。弾性部を外観面とすることで、グリップ部２０は滑りにくく保持しやすくなっている。操作子である各操作ボタン２１は、グリップ部２０に設けられている。

図２は、冷却構造を含む撮像装置１０の要部の分解斜視図である。冷却ファン２５、熱交換部３０、熱伝導部３３は、本冷却構造の主要な構成要素である。グリップ部２０は、不図示の固定ビスで背面カバー１５に固定され背面カバー１５と一体となっている。配線基板としてのプリント配線板２９は、不図示の粘着シートを介して基台２８に固定されている。プリント配線板２９には、複数のメタルドームスイッチ２３ａを一体に保持するシートスイッチ２３ｂが固定されている。グリップ部２０内に設けられている各操作ボタン２１は、押し操作されることでメタルドームスイッチ２３ａを押し下げ、プリント配線板２９から信号を出力させる。

プリント配線板２９が固定された基台２８は、ビス２６によって背面カバー１５に固定される。冷却ファン２５は、グリップ部２０が有する固定部に対し、ビス２７によって固定されている。以上のように、撮像装置１０の背面カバー１５に複数の部材が取り付けられてユニット化されている。メインシャーシ２２は、撮像装置１０の主たる構造体である。制御ＩＣ３１は、発熱性を有する回路素子であり、主な発熱源となる。制御ＩＣ３１は、主基板３２に実装されている。主基板３２は、メインシャーシ２２に不図示の固定ビスで締結される。

図３（ａ）は、撮像装置１０の背面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図３（ａ）、（ｂ）では液晶モニタ１１が取り外された状態を示している。モニタ収容部１９の底面１９１におけるグリップ部２０に近接した位置には、熱交換部３０を通過した風を排気するための排気穴２４が形成されている。液晶モニタ１１がモニタ収容部１９に収納されている状態では排気穴２４は露出せず、ほとんど視認されない。排気穴２４の位置が熱交換部３０の近傍であることで、排気性が向上している。

左右方向において、冷却ファン２５の幅は基台２８の幅と略同一である。冷却ファン２５は、背面カバー１５のグリップ部２０の投影内に配置されている。また、冷却ファン２５は主基板３２の投影内に配置され且つ、主基板３２と対面するように配置される。冷却ファン２５は、主基板３２の厚み方向（前後方向）において主基板３２と基台２８との間に配置されることで、厚み方向に省スペースとなっている。また、冷却ファン２５は、基台２８の投影面積内に配置される。撮像装置１０の前後方向において、冷却ファン２５と重なる範囲の冷却ファン２５と基台２８とグリップ部２０とを含んだ部分の厚みＵＡは、モニタ収容部１９の深さＵＢと略同一である。従って、冷却ファン２５は、撮像装置１０の本体内に省スペースで収容されている。

図４（ａ）は、冷却構造及びその周辺の斜視図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。熱伝導部３３は、その一端が制御ＩＣ３１のパッケージ上面と熱結合し、他端が熱交換部３０と熱結合している。従って、制御ＩＣ３１と熱交換部３０とは熱伝導部３３によって熱的に結合される。制御ＩＣ３１の熱は、制御ＩＣ３１のパッケージ上面から熱伝導部３３に伝わる。熱源である制御ＩＣ３１が高温であることから、温度勾配により、制御ＩＣ３１の熱は、右方であるＸ方向（図４（ａ））へ伝わり、熱交換部３０まで伝わる。熱交換部３０は吐き出し口４１の近傍に配置され、吐き出し口４１から吐出される風を受けて放熱する。

冷却ファン２５の内部には羽根５７が配設される。羽根５７は、前後方向に平行な軸心を中心として回転する。羽根５７は、回転することで吐き出し口４１へと送風する。従って、冷却ファン２５から吐き出し口４１を通って吐き出し方向Ｆ１へ風が流れる。熱交換部３０に伝達された熱は、冷却ファン２５からの送風によって冷却・放熱される。熱交換部３０は、複数のフィンを有したダクト形状となっており、冷却ファン２５に接着もしくは溶接によって固定される。具体的には、熱交換部３０は、冷却ファン２５の吐き出し口４１に直接係止されることで、省スペースが図られている。

熱伝導部３３のＸ方向と略平行な方向の辺が長辺３３２であり、もう一方の、長辺３３２と直角な辺が短辺３３１である。短辺３３１に平行な方向において、冷却ファン２５の吐き出し口４１の中心は、熱伝導部３３の短辺３３１の中心と略一致している。すなわち、熱交換部３０のダクト形状の幅は、吐き出し口４１の開口幅と略同一である。

図４（ｂ）に示すように、熱交換部３０の一部が吐き出し口４１よりも冷却ファン２５の内側に入り込んでいる。吐き出し方向Ｆ１と平行な方向において、熱交換部３０の、冷却ファン２５側の端位置Ｐ２は、吐き出し口４１の位置Ｐ１よりも、羽根５７に対して近い。熱交換部３０を羽根５７へ近づけたことで、吐き出し口４１の内側において特に風速の速い位置で熱交換が可能となり、熱交換の効率が向上する。しかも省スペースでもある。

制御ＩＣ３１、熱交換部３０、冷却ファン２５の配置関係に着目すると、次のようになっている。まず、Ｘ方向は、制御ＩＣ３１から熱交換部３０への熱の移動方向である。吐き出し方向Ｆ１はＸ方向と略平行である。吐き出し方向Ｆ１（またはＸ方向）と略平行な方向において、熱交換部３０は、制御ＩＣ３１と冷却ファン２５との間に位置する。制御ＩＣ３１は、吐き出し口４１の下流であって、吐き出し口４１に対し、冷却ファン２５からの風の吐き出し方向Ｆ１における延長上に位置する。従って、熱の伝導方向と風の流れ方向とでベクトルが逆の関係となっている。これにより、冷却ファン２５の配置に関し、小型化に寄与するレイアウトとなっている。

主基板３２には、切欠き部３２１が設けられている（図２、図４（ａ））。切欠き部３２１は、冷却ファン２５と投影上で重なる位置に形成される。切欠き部３２１は通気部としても機能する。冷却ファン２５は主として主基板３２側から吸気を行う。しかし、切欠き部３２１があることで、冷却ファン２５は、主基板３２と対面する側とは反対側からも、吸気可能となる。なお、切欠き部３２１と同じ効果を果たす通気部として、切欠き部３２１に代えて、または切欠き部３２１に加えて、主基板３２に貫通穴が形成されてもよい。

また、主基板３２は外部とのインターフェイスであるコネクタ部３５を有している（図２、図４（ａ）、（ｂ））。コネクタ部３５は、撮像装置１０の右側部において可動式の端子カバー１４で覆われている（図１（ａ）、（ｂ））。コネクタ部３５は、撮像装置１０の内部と外部とに連通する開口３５ａを有している（図４（ｂ））。これにより、冷却ファン２５は、開口３５ａから吸気を行うことが可能であるため省スペースである。しかも、コネクタ部３５は、冷却ファン２５と投影上で重なる位置に配置される。これにより、冷却ファン２５と開口３５ａとの距離が近くなるので、吸気効率が向上すると共に、外部からの吸気量の割合が増加し、装置内部の温度上昇を効果的に抑えることが可能となる。

冷却ファン２５の羽根５７の回転により吐き出し方向Ｆ１に吐き出された風は、熱交換部３０を通過する。熱交換部３０を通過した風は、熱交換部３０の冷却により暖まっているので、装置内部温度を上昇させないためには装置外部へ速やかに排気する必要がある。図４（ｂ）に示すように、液晶モニタ１１がモニタ収容部１９に対して収容状態（閉状態）にあるとき、液晶モニタ１１の自由端部とモニタ収容部１９の壁との間に間隙１３が生じる。この間隙１３は、排気穴２４と連通するので、液晶モニタ１１の収容時においても排気性が確保される。これにより、熱交換部３０を通過した風は、排気穴２４及び間隙１３を通じてＹ方向（後方）へ流れて外部へ排気される。

図５（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、冷却ファン２５をプリント配線板２９側、主基板３２側から見た斜視図である。冷却ファン２５の筐体は第１のケース３７及び第２のケース３８から成る。冷却ファン２５を回転させるモータを駆動するための配線部材３６が、第１のケース３７の開口部から引き出されている。第１のケース３７の外面には凹部３９が設けられている。この凹部３９は、周囲の面よりも低い面となっている。一方、プリント配線板２９からは、主基板３２へ電気的に接続されるための接続部２９１（図３（ｂ）、図２）が延出している。プリント配線板２９及び冷却ファン２５が組み付けられた状態においては、プリント配線板２９の一部である接続部２９１が凹部３９に収容される。これにより、冷却ファン２５の厚み方向の寸法拡大を回避可能となっている。

第２のケース３８には、背面カバー１５へ締結するための締結部４０が設けられている。また、第２のケース３８には、開口した吸気部３４が設けられている。図３（ｂ）に示すように、冷却ファン２５の吸気部３４は、主基板３２の投影内にあり且つ、主基板３２と対面している。吸気部３４に対向する位置において撮像装置１０の外装には専用の吸気穴が設けられていない。外装に吸気穴を設けないことにより、冷却ファン２５の吸気の際に筐体外部からの装置内部へのゴミなどの侵入が防がれる。

本実施の形態によれば、発熱素子である制御ＩＣ３１は、冷却ファン２５の吐き出し口４１に対し、吐き出し方向Ｆ１における延長上に位置する。また、吐き出し方向Ｆ１と略平行な方向において、熱交換部３０は、制御ＩＣ３１と冷却ファン２５との間に位置する。すなわち、熱の伝導方向と風の流れ方向とでベクトルが逆の関係となっている。これにより、まず、熱源から熱交換部３０までの熱伝導経路を複雑な形状とすることなく構成可能となる。例えば、ヒートパイプのような複雑で高価な熱伝導部材を用いる必要がない。また、熱交換部３０は制御ＩＣ３１と冷却ファン２５の吐き出し口４１との間に位置するので、放熱経路を複雑な形状とすることなく構成可能となる。よって、効率のよい冷却を省スペースで実現することができる。

また、排気穴２４は、モニタ収容部１９の底面１９１に形成されたので、液晶モニタ１１の非収容状態（開状態）においてもユーザの手で塞がれるおそれが小さい。また、液晶モニタ１１の収容状態においても間隙１３が確保されるので、排気経路が塞がれるおそれが小さい。しかも、排気穴２４は、熱交換部３０の近傍に形成されたので、排気性が高い。

また、主基板３２には、冷却ファン２５と投影上で重なる位置に、切欠き部３２１が設けられ、さらには、外部と連通する開口３５ａを有したコネクタ部３５が設けられる。切欠き部３２１及び開口３５ａからは冷却ファン２５へ吸気されるので、省スペースにて、外部からの吸気量の割合を増加させ、冷却効率を高めることができる。また、熱交換部３０の一部が吐き出し口４１よりも冷却ファン２５の内側に入り込んでいるので、冷却効率を高めることができる。

また、冷却ファン２５は、基台２８の投影面積内に配置され、また、主基板３２の厚み方向において主基板３２と基台２８との間に配置される。さらに、プリント配線板２９の一部である接続部２９１が凹部３９に収容される。これらにより、省スペース化が図られる。

なお、排気穴２４はモニタ収容部１９に形成されたが、排気穴２４が形成される収容部に収容される可動部品は液晶モニタ１１以外の部品であってもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

２５ 冷却ファン
３０ 熱交換部
３１ 制御ＩＣ
３２ 主基板
３３ 熱伝導部
４１ 吐き出し口
Ｆ１ 吐き出し方向

Claims (12)

1. 発熱素子が実装された主基板と、
   吐き出し口を有するファンと、
   前記ファンの前記吐き出し口から吐出される風を受けて放熱する熱交換部と、
   前記発熱素子と前記熱交換部とを熱結合する熱伝導部と、を有し、
   前記発熱素子は、前記ファンの前記吐き出し口に対し、前記ファンからの風の吐き出し方向における延長上に位置し、
   前記吐き出し方向と略平行な方向において、前記熱交換部は、前記発熱素子と前記ファンとの間に位置することを特徴とする電子機器。
2. 操作子が配設された配線基板と、
   前記配線基板が固定される基台と、を有し、
   前記ファンは、前記基台の投影面積内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記ファンは、前記主基板の厚み方向において前記主基板と前記基台との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
4. 前記ファンの筐体には凹部が形成され、
   前記凹部には前記配線基板の一部が収まることを特徴とする請求項２または３に記載の電子機器。
5. 前記主基板には、前記ファンと投影上で重なる位置に、切り欠きまたは貫通穴で構成される通気部が形成され、
   前記通気部から前記ファンへ吸気されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器。
6. 前記熱交換部は、前記吐き出し口に直接係止されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子機器。
7. 前記熱交換部の一部が前記吐き出し口よりも前記ファンの内側に入り込んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 電子機器本体と、
   前記電子機器本体に対して可動する可動部品と、
   前記可動部品が収容される収容部と、を有し、
   前記収容部には、前記ファンから吐出される風を外部へ排気するための排気穴が形成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電子機器。
9. 前記収容部に対して前記可動部品が収容状態にあるとき、前記電子機器本体と前記収容部との間に生じる間隙が前記排気穴と連通することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
10. 前記排気穴は、前記熱交換部の近傍に形成されたことを特徴とする請求項８または９に記載の電子機器。
11. 前記主基板には、前記ファンと投影上で重なる位置に、外部と連通する開口を有したコネクタ部が設けられ、
    前記コネクタ部から前記ファンへ吸気されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
12. 前記電子機器は撮像装置であることを特徴とする請求項１１に記載の電子機器。

Images