JP2020096145A - 電子機器装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器装置において、筐体の内部の防水、防塵の信頼性を向上しながら、発熱部品の熱を筐体の外部に逃がすことができるようにする。【解決手段】電子機器装置１は、筐体２と、筐体２の壁部１１の内面１１ｂに重ねて配された伝熱プレート４と、伝熱プレート４に固定された発熱部品３と、壁部１１の外面１１ａのうち伝熱プレート４と重なる領域に配されたヒートシンク５と、を備える。筐体２は、壁部１１の外面１１ａから突出する筒状の第一雌ねじ部１２を有する。ヒートシンク５には、第一雌ねじ部１２が挿入される貫通孔４３が形成されている。【選択図】図２

Description

この発明は、電子機器装置に関する。

屋外に設置される電子機器装置では、水分や塵埃が電子機器に到達することを防ぐために、電子機器を筐体の内部に収納している。筐体内部に配される電子機器には、放熱が必要な発熱部品を含むものがある。
特許文献１には、筐体に形成された開口を塞ぐようにヒートシンクを筐体に固定し、筐体の開口を通じて筐体の内側に露出するヒートシンクの部位に発熱部品を接触させた構成が開示されている。この構成では、発熱部品の熱をヒートシンクによって筐体の外部に逃がすことができる。
また、特許文献１に記載の構成では、水分や塵埃が筐体とヒートシンクとの間及び筐体の開口を通じて筐体の内部に侵入しないように、筐体とヒートシンクとの間に封止部材（パッキン）を設けている。

特開２０１３−２５１３２８号公報

しかしながら、特許文献１の構成では、封止部材が発熱部品の熱等によって劣化する虞や、製造のバラツキによって防水性を損なう虞があるため、筐体の内部の防水、防塵の信頼性が依然として低い、という問題がある。
また、特許文献１の構成では、発熱部品がヒートシンクに固定されるため、発熱部品の分だけヒートシンクの重量が重くなってしまう。また、発熱部品に基板が接続されている場合には、発熱部品及び基板などを含む電子機器部の分だけヒートシンクの重量がさらに重くなってしまう。このため、ヒートシンクを筐体に対して着脱する作業が面倒になる、という問題もある。

本発明は、上述した事情に鑑みたものであって、筐体の内部の防水、防塵の信頼性を向上しながら、発熱部品の熱を筐体の外部に逃がすことができる電子機器装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、筐体と、前記筐体の壁部の内面に重ねて配された伝熱プレートと、前記伝熱プレートに固定された発熱部品と、前記壁部の外面のうち前記伝熱プレートと重なる領域に配されたヒートシンクと、を備える電子機器装置である。

本発明によれば、筐体の内部の防水、防塵の信頼性を向上しながら、発熱部品の熱を筐体の外部に逃がすことができる。

本発明の一実施形態に係る電子機器装置の外観を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電子機器装置の要部を示す断面図である。 図２に示す電子機器装置において、ヒートシンク及び伝熱プレートを筐体の壁部から分離し、発熱部品を伝熱プレートから分離した状態を示す分解断面図である。 図２，３に示す電子機器装置において、筐体の壁部に固定された第一、第二雌ねじ部の第一例を模式的に示す断面図である。 図２，３に示す電子機器装置において、筐体の壁部に固定された第一、第二雌ねじ部の第二例を模式的に示す断面図である。 伝熱プレートにおける熱の拡散を模式的に示す図である。

以下、図１〜４を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１，２に示すように、本実施形態に係る電子機器装置１は、筐体２と、発熱部品３と、伝熱プレート４と、ヒートシンク５と、を備える。

筐体２の内部には、発熱部品３を含む電子機器（不図示）が収納される。電子機器を囲む筐体２の壁部１１は、板状に形成されている。筐体２の壁部１１は、任意の材料によって構成されてよい。本実施形態において、筐体２の壁部１１はステンレス鋼によって構成されている。

図２，３に示すように、筐体２は、第一雌ねじ部１２及び第二雌ねじ部１３を有する。第一雌ねじ部１２及び第二雌ねじ部１３は、それぞれ筒状に形成されている。第一、第二雌ねじ部１２，１３は、例えば第一、第二雌ねじ部１２，１３の軸方向の両端が開口する単純な筒状に形成されてもよい。図４Ａ，４Ｂに示すように、本実施形態の第一、第二雌ねじ部１２，１３は、その軸方向の一方の端部のみが開口し、他方の端部が閉じられている有底の筒状に形成されている。
第一、第二雌ねじ部１２，１３の各内周には、雌ねじ１２ａ，１３ａが形成されている。第一雌ねじ部１２は、壁部１１の外面１１ａから突出する。第一雌ねじ部１２の軸線は、壁部１１の外面１１ａに対して直交している。一方、第二雌ねじ部１３は、壁部１１の内面１１ｂから突出する。第二雌ねじ部１３の軸線は、壁部１１の内面１１ｂに対して直交している。なお、第一、第二雌ねじ部１２，１３の軸線は、例えば壁部１１の外面１１ａ，内面１１ｂに対して傾斜してもよい。

第一、第二雌ねじ部１２，１３は、接着等の任意の手法によって壁部１１の外面１１ａや内面１１ｂに固定されてよい。
第一、第二雌ねじ部１２，１３は、例えば図４Ａに示すように、第一、第二雌ねじ部１２，１３の軸方向の端部を壁部１１に圧入することで壁部１１に固定されてよい。なお、第一、第二雌ねじ部１２，１３の圧入部分が壁部１１を貫通する場合には、第一、第二雌ねじ部１２，１３と壁部１１との境界部分が、塗装膜１５によって覆われればよい。塗装膜１５は、少なくとも壁部１１の外面１１ａ側に形成されればよい。これにより、水分が第一、第二雌ねじ部１２，１３の圧入部分を通して筐体２の内部（壁部１１の内面１１ｂ側）に侵入することを防止できる。
また、第一、第二雌ねじ部１２，１３は、例えば図４Ｂに示すように、第一、第二雌ねじ部１２，１３の軸方向の端部を壁部１１に溶接することで壁部１１に固定されてもよい。図４Ｂにおける符号１６は、溶接部分を示している。なお、第一、第二雌ねじ部１２，１３を溶接で固定する場合、第一、第二雌ねじ部１２，１３は、その軸方向の両端が開口する単純な筒状に形成されてもよい。

図２，３に示すように、本実施形態において、第一雌ねじ部１２と第二雌ねじ部１３とは、壁部１１の外面１１ａや内面１１ｂに沿う方向において互いにずれて位置する。なお、第一雌ねじ部１２と第二雌ねじ部１３とは、例えば壁部１１の厚さ方向において互いに重なるように位置してもよい。
また、本実施形態において、上記した第一、第二雌ねじ部１２，１３は、それぞれ複数設けられている。複数の第一雌ねじ部１２は、壁部１１の外面１１ａに沿う方向に互いに間隔をあけて配列される。同様に、複数の第二雌ねじ部１３は、壁部１１の内面１１ｂに沿う方向に互いに間隔をあけて配列される。

伝熱プレート４は、板状に形成されている。伝熱プレート４は、熱伝導率の高い材料によって構成される。伝熱プレート４の熱伝導率は、筐体２の壁部１１の熱伝導率よりも高い。本実施形態の伝熱プレート４は、アルミニウムによって構成されている。また、伝熱プレート４の厚みは、壁部１１の厚みよりも大きい。

伝熱プレート４は、筐体２の壁部１１の内面１１ｂに重ねて配される。すなわち、壁部１１の内面１１ｂには、伝熱プレート４の厚さ方向の一方側に向く伝熱プレート４の第一主面４ａが対向する。
本実施形態では、壁部１１と伝熱プレート４との間に放熱シート６が介在する。放熱シート６は、弾性を有し、壁部１１の内面１１ｂの表面粗さなどに基づく壁部１１と伝熱プレート４との微小な隙間を埋める。これにより、壁部１１と伝熱プレート４との間における熱の伝わりを向上できる。

伝熱プレート４は、ねじ止めによって壁部１１の内面１１ｂに固定される。具体的に、伝熱プレート４には、その厚さ方向に貫通する貫通孔２１が形成されている。伝熱プレート４の貫通孔２１には、前述した筐体２の第二雌ねじ部１３が挿入される。すなわち、筐体２の第二雌ねじ部１３は、伝熱プレート４を壁部１１の内面１１ｂに配する際に伝熱プレート４の貫通孔２１に挿入される。この状態において、第二雌ねじ部１３は第一主面４ａと反対側に向く伝熱プレート４の第二主面４ｂから突出しない。その後、第二雌ねじ部１３にねじ７を羅着させることにより、伝熱プレート４がねじ７の頭部と壁部１１の内面１１ｂとの間に挟まれる。これにより、伝熱プレート４が壁部１１の内面１１ｂに固定される。
本実施形態の伝熱プレート４には、貫通孔２１が複数形成される。複数の貫通孔２１は、伝熱プレート４の主面４ａ，４ｂに沿う方向に互いに間隔をあけて配列される。複数の貫通孔２１には複数の第二雌ねじ部１３がそれぞれ挿入される。

伝熱プレート４には、前述した電子機器の発熱部品３が固定される。本実施形態では、発熱部品３がねじ止めによって伝熱プレート４の第二主面４ｂに固定される。具体的に、伝熱プレート４には、その厚さ方向に貫通する雌ねじ孔２２が形成されている。一方、発熱部品３には、これを貫通する挿通孔３１が形成されている。発熱部品３は、ねじ８を発熱部品３の挿通孔３１に通した上で、伝熱プレート４の雌ねじ孔２２に羅着させることにより、発熱部品３がねじ８の頭部と伝熱プレート４の第二主面４ｂとの間に挟まれる。これにより、発熱部品３が伝熱プレート４に固定される。
本実施形態では、複数の発熱部品３が伝熱プレート４に固定される。複数の発熱部品３は、伝熱プレート４の第二主面４ｂに沿う一方向（図２において左右方向）に間隔をあけて配列されている。

ヒートシンク５は、板状に形成された本体板部４１と、本体板部４１に一体に形成された複数のフィン４２と、を備える。複数のフィン４２は、本体板部４１の厚さ方向の一方側に向く本体板部４１の第一主面４１ａから突出する。複数のフィン４２は、互いに間隔をあけて配列される。各フィン４２は、例えば棒状に形成されてもよいが、本実施形態では板状に形成されている。板状に形成された複数のフィン４２は、その板厚方向（図２，３において左右方向）に間隔をあけて配列されている。本実施形態における複数のフィン４２の配列方向は、伝熱プレート４に固定された複数の発熱部品３の配列方向に一致する。

本体板部４１の厚みは、任意であってよい。本実施形態では、本体板部４１の厚みが、筐体２の壁部１１の厚みよりも大きい。また、本体板部４１の厚みは、本体板部４１の厚さ方向におけるフィン４２の突出長さよりも小さい。
ヒートシンク５は、熱伝導率の高い材料によって構成される。ヒートシンク５の熱伝導率は、筐体２の壁部１１の熱伝導率よりも高い。本実施形態のヒートシンク５は、アルミニウムによって構成されている。

ヒートシンク５は、筐体２の壁部１１の外面１１ａのうち伝熱プレート４と重なる領域に配される。具体的に、ヒートシンク５は、第一主面４１ａと反対側に向く本体板部４１の第二主面４１ｂが壁部１１の外面１１ａに対向するように配される。ヒートシンク５が重なる壁部１１の外面１１ａの領域の大きさは、図２に例示するように伝熱プレート４が重なる壁部１１の内面１１ｂの領域の大きさよりも小さくてもよい。ヒートシンク５が重なる壁部１１の外面１１ａの領域の大きさは、例えば伝熱プレート４が重なる壁部１１の内面１１ｂの領域の大きさと同じであってもよいし、大きくてもよい。
本実施形態において、壁部１１の外面１１ａには、一つのヒートシンク５が配される。壁部１１の外面１１ａには、例えば複数のヒートシンク５が配されてもよい。この場合、複数のヒートシンク５は、例えば壁部１１の外面１１ａのうち同一の伝熱プレート４と重なる領域に配されてよい。

ヒートシンク５は、ねじ止めによって壁部１１の外面１１ａに固定される。具体的に、ヒートシンク５の本体板部４１には、その厚さ方向に貫通する貫通孔４３が形成されている。本体板部４１の貫通孔４３には、前述した筐体２の第一雌ねじ部１２が挿入される。すなわち、筐体２の第一雌ねじ部１２は、ヒートシンク５を筐体２の外面１１ａに配する際に本体板部４１の貫通孔４３に挿入される。この状態において、第一雌ねじ部１２は本体板部４１の第一主面４１ａから突出しない。その後、第一雌ねじ部１２にねじ９を羅着させることにより、本体板部４１がねじ９の頭部と壁部１１の外面１１ａとの間に挟まれる。これにより、ヒートシンク５が壁部１１の外面１１ａに固定される。
本実施形態の本体板部４１には、上記した貫通孔４３が複数形成される。複数の貫通孔４３は、本体板部４１の主面４１ａ，４１ｂに沿う方向に互いに間隔をあけて配列される。複数の貫通孔４３には、複数の第一雌ねじ部１２がそれぞれ挿入される。

以上のように構成される本実施形態の電子機器装置１によれば、発熱部品３を固定した伝熱プレート４が筐体２の壁部１１の内面１１ｂに重ねて配される。また、ヒートシンク５が筐体２の壁部１１の外面１１ａのうち伝熱プレート４と重なる領域に配される。このため、筐体２の内部に設けられた発熱部品３の熱を、伝熱プレート４、筐体２の壁部１１及びヒートシンク５を介して筐体２の外部に逃がすことができる。すなわち、筐体２の壁部１１に開口を形成することなく、発熱部品３の熱を筐体２の外部に逃がすことができる。そして、筐体２の壁部１１に開口を形成する必要がなく、また、封止部材を使用する必要もないため、筐体２の内部の防水、防塵の信頼性を向上することができる。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、筐体２の壁部１１と発熱部品３との間に伝熱プレート４が介在している。このため、図５に示すように、発熱部品３の熱は、伝熱プレート４において拡散した上で筐体２の壁部１１に伝わる。図５における矢印Ｄは、発熱部品３の熱が伝熱プレート４において拡散する方向を示している。発熱部品３の熱が伝熱プレート４において拡散することで、伝熱プレート４と筐体２の壁部１１との接触面において発熱部品３の熱が伝熱プレート４から筐体２の壁部１１に伝わる第一伝熱断面積Ｓ１は、発熱部品３と伝熱プレート４とが接触する接触面積Ｓ２（熱が発熱部品３から伝熱プレート４に伝わる第二伝熱断面積Ｓ２）よりも大きくなる。これにより、発熱部品３の熱を、壁部１１の外面１１ａの広い領域で壁部１１からヒートシンク５に伝えることができる。したがって、発熱部品３の熱を効率よくヒートシンク５に伝えることが可能となる。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、発熱部品３は、ヒートシンク５ではなく、伝熱プレート４に固定される。このため、発熱部品３を固定する領域は、伝熱プレート４の大きさのみに依存し、ヒートシンク５の大きさには依存しない。したがって、ヒートシンク５の大きさの制約を受けることなく、発熱部品３の固定領域の大きさを自由に設定することができる。なお、伝熱プレート４における発熱部品３の固定領域がヒートシンク５よりも大きい場合には、例えば、壁部１１の外面１１ａのうち一つの伝熱プレート４と重なる領域に、複数のヒートシンク５が配されてもよい。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、発熱部品３の熱を筐体２の外部に逃がす放熱構造が、伝熱プレート４とヒートシンク５とに分けて構成されている。このため、伝熱プレート４及びヒートシンク５の各重量を軽くすることができる。特に、伝熱プレート４よりも重量が重いヒートシンク５には、発熱部品３が固定されないため、ヒートシンク５の重量を軽くすることができる。一方、伝熱プレート４はヒートシンク５よりも重量が軽いため、伝熱プレート４に発熱部品３が固定されても、また、発熱部品３に基板などが接続されていても、伝熱プレート４の重量が過度に重くなることはない。したがって、伝熱プレート４及びヒートシンク５をそれぞれ筐体２に対して着脱する作業（筐体２に対する放熱構造の着脱作業）を容易に行うことができる。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、筐体２が壁部１１の外面１１ａから突出する筒状の第一雌ねじ部１２を有する。さらに、ヒートシンク５には、第一雌ねじ部１２が挿入される貫通孔４３が形成されている。このため、筐体２の第一雌ねじ部１２をヒートシンク５の貫通孔４３に挿入した上で、第一雌ねじ部１２にねじ９を羅着させることにより、ヒートシンク５を壁部１１の外面１１ａに固定できる。これにより、ヒートシンク５をねじ止めによって壁部１１の外面１１ａに固定するために、壁部１１を貫通してヒートシンク５固定用のねじを挿通させるための孔を壁部１１に形成する必要がなくなる。したがって、筐体２の内部の防水性、防塵性を確保しながら、ヒートシンク５をねじ止めによって筐体２の外面１１ａに固定することができる。
さらに、筐体２の第一雌ねじ部１２をヒートシンク５の貫通孔４３に挿入するだけで、ヒートシンク５を筐体２に対して位置決めすることができる。したがって、筐体２に対するヒートシンク５の固定を簡単に行うことができる。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、筐体２が壁部１１の内面１１ｂから突出する筒状の第二雌ねじ部１３を有する。さらに、伝熱プレート４には、第二雌ねじ部１３が挿入される貫通孔２１が形成されている。このため、筐体２の第二雌ねじ部１３を伝熱プレート４の貫通孔２１に挿入した上で、第二雌ねじ部１３にねじ７を羅着させることで、伝熱プレート４を壁部１１の内面１１ｂに固定することができる。これにより、伝熱プレート４をねじ止めによって壁部１１の内面１１ｂに固定するために、壁部１１を貫通して伝熱プレート４固定用のねじを挿通させるための孔を壁部１１に形成する必要がなくなる。すなわち、筐体２の内部の防水性、防塵性を確保しながら、伝熱プレート４をねじ止めによって筐体２の内面１１ｂに固定することができる。
さらに、筐体２の第二雌ねじ部１３を伝熱プレート４の貫通孔２１に挿入するだけで、伝熱プレート４を筐体２に対して位置決めすることができる。したがって、筐体２に対する伝熱プレート４の固定を簡単に行うことができる。

また、本実施形態の電子機器装置１によれば、伝熱プレート４には、その厚さ方向に貫通する雌ねじ孔２２が形成され、発熱部品３は、伝熱プレート４の雌ねじ孔２２にねじを羅着させることで伝熱プレート４に固定される。本実施形態において、伝熱プレート４が配される筐体２の壁部１１には筐体２の内外に貫通する開口が形成されない。このため、雌ねじ孔２２が伝熱プレート４を貫通していても、筐体２内部の防水性、防塵性には影響しない。

また、本実施形態の電子機器装置１において、ヒートシンク５には、ヒートシンク５を貫通する貫通孔４３だけが形成され、貫通しない孔は形成されない。同様に、伝熱プレート４には、伝熱プレート４を貫通する貫通孔２１及び雌ねじ孔２２だけが形成され、貫通しない孔は形成されない。ヒートシンク５や伝熱プレート４に形成される貫通孔４３，２１や雌ねじ孔２２は、貫通しない孔と比較して容易に形成することができる。また、ヒートシンク５や伝熱プレート４に形成される貫通孔４３，２１や雌ねじ孔２２がヒートシンク５や伝熱プレート４を貫通することで、これらの孔の加工時に生じる加工屑が孔内に残留することも好適に抑制できる。これにより、ヒートシンク５や伝熱プレート４の品質を向上できる。特に、伝熱プレート４は、発熱部品３を含む電子機器と共に筐体２の内部に配されるため、電子機器の不具合を引き起こす可能性がある加工屑が伝熱プレート４（特に貫通孔２１や雌ねじ孔２２）に残留しないことは、非常に有効である。

また、本実施形態の電子機器装置１では、伝熱プレート４の厚みが壁部１１の厚みよりも大きい。さらに、伝熱プレート４の熱伝導率は壁部１１の熱伝導率よりも高い。このため、発熱部品３の熱を伝熱プレート４において効果的に拡散することができる。すなわち、壁部１１と伝熱プレート４との間における第一伝熱断面積Ｓ１を、伝熱プレート４と発熱部品３との間における第二伝熱断面積Ｓ２よりもさらに大きくすることができる。これにより、発熱部品３の熱を、筐体２の外面１１ａのより広い領域で筐体２の壁部１１からヒートシンク５に伝えることができる。したがって、発熱部品３の熱をさらに効率よくヒートシンク５に伝えることが可能となる。

また、本実施形態の電子機器装置１では、ヒートシンク５の本体板部４１の厚みがフィン４２の突出長さよりも小さい。このため、本体板部４１の厚みが、フィン４２の突出長さと同等以上である場合と比較して、ヒートシンク５の表面積を大きく確保することができる。これにより、発熱部品３からヒートシンク５に伝わった熱を筐体２の外部において効率よく放散することができる。また、本体板部４１の厚みがフィン４２の突出長さと同等以上である場合と比較して、ヒートシンク５の重量を軽くすることができる。これにより、筐体２に対するヒートシンク５の取り付けを容易に行うことができる。

以上、本発明の詳細について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

本発明の電子機器装置において、発熱部品は、例えば接着等によって伝熱プレートに固定されてもよい。

本発明の電子機器装置において、ヒートシンクは、例えば本体板部のみによって構成されてもよい。

１ 電子機器装置
２ 筐体
３ 発熱部品
４ 伝熱プレート
５ ヒートシンク
６ 放熱シート
１１ 壁部
１１ａ 外面
１１ｂ 内面
１２ 第一雌ねじ部
１３ 第二雌ねじ部
２１ 伝熱プレート４の貫通孔
２２ 雌ねじ孔
４１ 本体板部
４２ フィン
４３ ヒートシンク５の貫通孔

Claims (5)

1. 筐体と、
   前記筐体の壁部の内面に重ねて配された伝熱プレートと、
   前記伝熱プレートに固定された発熱部品と、
   前記壁部の外面のうち前記伝熱プレートと重なる領域に配されたヒートシンクと、
   を備える電子機器装置。
2. 前記筐体は、前記壁部の外面から突出する筒状の第一雌ねじ部を有し、
   前記ヒートシンクには、前記第一雌ねじ部が挿入される貫通孔が形成されている請求項１に記載の電子機器装置。
3. 前記筐体は、前記壁部の内面から突出する筒状の第二雌ねじ部を有し、
   前記伝熱プレートには、前記第二雌ねじ部が挿入される貫通孔が形成されている請求項１又は請求項２に記載の電子機器装置。
4. 前記伝熱プレートには、その厚さ方向に貫通する雌ねじ孔が形成され、
   前記発熱部品は、前記雌ねじ孔にねじを羅着させることで前記伝熱プレートに固定される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電子機器装置。
5. 前記伝熱プレートの厚みが、前記壁部の厚みよりも大きい請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電子機器装置。

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