JP2021114542A - 筐体部品及び放熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱装置における部品数を削減し得る筐体部品等の提供。【解決手段】筐体部品は、筐体と発熱部品とを備え、前記発熱部品の熱を、伝熱性部材を介して前記筐体に伝えることにより前記筐体から外部へ放熱させる、放熱装置に用いられる前記筐体の少なくとも一部を構成することが想定された筐体部品であって、前記筐体の内側に向けて突出した凸部を有する。【選択図】 図８

Description

本発明は発熱部品の放熱に関する。

筐体内に設置された発熱性の電子部品の冷却を、電子部品の熱を筐体に伝え、筐体表面から熱を放出させる構造により行わせる場合がある。

図１は、上記放熱を行い、かつ、電子部品と筐体上部と間隔が小さい電子装置の例である電子装置８００の構成を表す断面概念図である。

電子装置８００は、筐体１００を備える。筐体１００は、底部１０１と、上部１０２と、これらを連結する図示されない側部とを備える。上部１０２は、金属等の伝熱性部材である。底部１０１の上面には基板２００が固定されている。基板２００の上面には、電子部品３００が設置されている。電子部品３００の上面と上部１０２の下面との間隔Ｄ１は比較的小さい。電子部品３００の上面はサーマルシート４００を介して上部１０２の下面に接触している。

電子装置８００において、電子部品３００において発生した熱は、サーマルシート４００を介して、サーマルシート４００直上の上部１０２に伝わる。その熱は、上部１０２を伝わり拡散するとともに、上部１０２の上面から放出される。このようにして、電子部品３００が発する熱は、上部１０２の上方に放出され、電子部品３００は冷却される。

しかしながら、電子部品３００の上面と上部１０２の下面との間隔が大きい場合は、図１のような構成を用いることが困難である。その理由は、サーマルシート４００は基板２００の上面と上部１０２に密着することにより、これらの間の熱伝導を良好にはするが、サーマルシート４００自体の熱伝導は金属と比較すると良好でないためである。そのため、サーマルシート４００を厚くすると、熱伝導性能が低下する。

そのため、電子部品３００の上面と上部１０２の下面との間隔が大きい場合は、図２の構成が用いられる。

図２は、電子部品と筐体上部との間隔が大きい電子装置の例である電子装置８００の構成を表す断面概念図である。電子部品３００の上面と筐体１００の上部１０２の下面との間隔Ｄ２は、図１に表される間隔Ｄ１と比較して顕著に大きい。そして、図２の電子装置８００では、電子部品３００と上部１０２との間に、サーマルシート４００を介して金属部材５００が設けられている。そして、金属部材５００の上面は、サーマルシート４１０を介して、上部１０２の下面に接している。図２の電子装置８００において、電子部品３００において生じる熱は、電子部品３００の上面からサーマルシート４００、金属部材５００及びサーマルシート４１０を介して筐体１００の上部１０２に伝わり、上方に放出される。

図２は電子装置が備える発熱性の電子部品が一個の場合を表すが、電子装置が発熱性の電子部品を複数個備える場合もある。図３は、発熱性の電子部品を複数個備えかつ各電子部品と筐体上部の間隔が大きい電子装置の例である電子装置８００を表す斜視イメージ図である。図３は、電子装置８００の筐体の上部及び側部の一部を取り外した様子を表す。

図３の電子装置８００の底部１０１には、発熱性の電子部品である電子部品３０１乃至３０４が固定された基板２０１乃至２０４が取り付けられている。図３の底部１０１、前部１０５及び後部１０６は、電子装置８００の筐体の一部である。

図３の電子装置８００の各発熱性電子部品を冷却するためには、まず、図４に表されるように、電子部品３０１乃至３０４の上面に、サーマルシート４０１乃至４０４を載せる。

そして、図５に表されるように、サーマルシート４０１乃至４０４の上に、金属部材５０１乃至５０４を介して、サーマルシート６０１乃至６０４を載せる。

あるいは、図６に表されるように、図４のサーマルシート４０１乃至４０４の上に、一枚の導電部材である金属部材５１０及び一枚のサーマルシートであるサーマルシート６１０を載せる。

そして、図５の構成又は図６の構成に対し、図７に表されるように、筐体の上部１０２と側部１０４ａ及び１０４ｂとが一体化されたものを被せる。図７の状態において、図５のサーマルシート６０１乃至６０４の各々の上面、又は図６のサーマルシート６１０の上面は、筐体の上部１０２の下面に接触している。当該接触により、発熱性電子部品の各々で生じた熱は、上部１０２に伝わり、主に上部１０２から上方に放出される。

ここで、特許文献１は、プリント基板と、密閉型の筐体とを備え、筐体のプリント基板の裏面に対向する面に設けられた凸部は、プリント基板に設けられた貫通孔を介して、発熱素子に熱的に接続される、電子装置を開示する。

特開２０１９−１０２４８５号公報

図２及び図７に表される電子装置は、一つの電子部品の上面が、複数のサーマルシート及び金属部材を介して筐体上部の下面に接している。そのため、当該電子装置は、金属部材や複数のサーマルシートを備えるため、部品数が多いという問題がある。部品数が多いことはコストの上昇につながるとともに、組立てに手間を要するという問題を生じる。

本発明は、放熱装置における部品数を削減し得る筐体部品等の提供を目的とする。

本発明の筐体部品は、筐体と発熱部品とを備え、前記発熱部品の熱を、伝熱性部材を介して前記筐体に伝えることにより前記筐体から外部へ放熱させる、放熱装置に用いられる前記筐体の少なくとも一部を構成することが想定された筐体部品であって、前記筐体の内側に向けて突出した凸部を有する。

本発明の筐体部品等は、放熱装置における部品数を削減し得る。

電子部品と筐体上部との間隔が小さい電子装置の構成例を表す断面概念図である。 電子部品と筐体上部との間隔が大きい電子装置の構成例を表す断面概念図である。 電子部品を複数個備える電子装置の例を表す斜視イメージ図（その１）である。 電子部品を複数個備える電子装置の例を表す斜視イメージ図（その２）である。 電子部品を複数個備える電子装置の例を表す斜視イメージ図（その３）である。 電子部品を複数個備える電子装置の例を表す斜視イメージ図（その４）である。 電子部品を複数個備える電子装置の例を表す斜視イメージ図（その１）である。 本実施形態の電子装置の構成例を表す断面概念図である。 筐体の一体化された上部及び側部の例を表すイメージ図である。 図９の構成を図４の構成に被せた電子装置を表すイメージ図である。 カバーを設置した電子装置の構成例（その１）を表す概念図である。 カバーを設置した電子装置の構成例（その２）を表す概念図である。 カバーの例（その１）を表すイメージ図である。 カバーの例（その２）を表すイメージ図である。 実施形態の電子装置の最小限の構成を表すイメージ図である。

図８は、本実施形態の電子装置の例である電子装置８００の構成を表す概念図である。図８に表される電子装置８００は以下の点が図２に表される電子装置８００と異なる。以下、図８に表される電子装置８００の図２に表されるものとの相違点を主に説明する。

図８に表される上部１０２には、凹部１０３が形成されている。上部１０２の凹部１０３における下面と電子部品３００の上面との間隔Ｄ１は、図１に表される間隔Ｄ１と等しい。また、上部１０２の凹部１０３以外の部分の下面と電子部品３００の上面との間隔Ｄ２は、図２に表される間隔Ｄ２と等しい。

電子装置８００においては、当該構成により、電子部品３００の上面は一枚のサーマルシート４００を介して凹部１０３における上部１０２の下面に接触している。電子部品３００の上面は、図２の電子装置８００のように複数のサーマルシートや金属部材を介して上部１０２に接触しているわけではない。そのため、電子部品３００で生じる熱は、凹部１０３における上部１０２に良好に伝わる。上部１０２に伝わった熱は、上部１０２中を伝熱するとともに、上方に放熱される。そのため、図８の電子装置８００においては、図２の電子装置８００と比較して、電子部品３００の一層良好な放熱が行われる。さらに、図８の電子装置８００は、図２の電子装置８００が備える金属部材５００及びサーマルシート４０１を備えない。その分、図８の電子装置８００は図２の電子装置８００と比較して、部品数が少ない。

すなわち、図８の電子装置８００は図２の電子装置８００と比較して、発熱部品の筐体からの一層良好な放熱と部品数の削減とを両立し得る。

なお、上部１０２は、伝熱性が良好でかつ、凹部１０３の形成が容易な加工性が良く、高価でない材料であることが望ましい。そのために、上部１０２は、金属であることが望ましい。さらに、上部１０２は、アルミニウム又は銅を含む材料であることがより好ましい。

凹部１０３は、図８に表すように筐体１００の内部に向けて突出している。この意味で、凹部１０３は、凸部であるとも表現され得る。

図９は、図４の構成に被せることが想定された、筐体部品１０１の例を表すイメージ図である。ここで、実施形態において、「筐体部品」は筐体の一部又は全部をいうこととする。また、図１０は、図９に表される、筐体の一体化した上部及び側部を、図４に表される構成に被せた電子装置８００を表すイメージ図である。

筐体部品１０１は、上部１０２、側部１０４ａ及び側部１０４ｂを一体的に形成したものである。図９及び図１０に表されるように上部１０２には凹部１０３が形成されている。そして、図１０の状態では、図示はされないが、図４に表される電子部品３０１乃至３０４は、サーマルシート４０１乃至４０４を介して、凹部１０３における上部１０２の下面に接触している。

図１０に表される電子装置８００においては、当該構成により、各電子部品の上面は一枚のサーマルシートを介して凹部１０３における上部１０２の下面に接触している。各電子部品の上面は、図７の電子装置８００のように複数のサーマルシートや金属部材を介して上部１０２に接触しているわけではない。そのため、各電子部品で生じる熱は、凹部１０３における上部１０２に良好に伝わる。上部１０２に伝わった熱は、上部１０２中を伝熱するとともに、上方に放熱される。そのため、図１０の電子装置８００においては、図７の電子装置８００と比較して、各電子部品の一層良好な放熱が行われる。さらに、図１０の電子装置８００は、図７の電子装置８００と比較して、部品数が少ない。

すなわち、図１０の電子装置８００は図７の電子装置８００と異なり、発熱部品の筐体からの一層良好な放熱と部品数の削減とを両立し得る。

図８又は図１０に表される電子装置８００は、前述のように、各電子部品から凹部１０３における上部１０２への伝熱がより良好に行われる。そのため、図８又は図１０に表される電子装置８００は、図２及び図７に表される電子装置８００と比較して、凹部１０３における上部１０２の温度が高くなる。当該部分の温度が、高くなりすぎると、当該部分に人が触れた場合にやけどする危険性が生じる。

この問題を解決するには、図８又は図１０の凹部１０３に、例えば、図１１又は図１２に表されるようにカバー１０９を設置することが有効である。なお、図１２のカバー１０９は、当該位置にカバーが設置されていることを表すものであり。実際のカバーの構成を表すものではない。

カバー１０９は、凹部１０３における上部１０２からの放熱を良好にするため、図１１に表されるようにカバー１０９の下方と上方をつなぐ空間（隙間）が存在するものがより好ましい。カバー１０９の材質は任意であるが、やけど防止の観点からは、樹脂等の熱伝導の低い材料がより好ましい。

カバー１０９のデザインは、図１３又は図１４に表されるように種々のものを用いることができる。カバー１０９のデザインを変更するにより、カバー１０９を取り付けた電子装置８００のデザインを変更することが可能になる。
［効果］
本実施形態の電子装置は、筐体の上部に凹部を設けることにより、筐体側部の高さが高い場合において、発熱性の各電子部品の上面を一枚のサーマルシートで、凹部における上部に接触させる。これにより、前記電子装置は、各電子部品から上部への伝熱をより良好にし、各電子部品の冷却をより良好にする。また、前記電子装置は、各電子部品に対して複数のサーマルシート及び金属部材を必要としないので、部品数を削減し得る。

本実施形態の電子装置は、上述の凹部にカバーを設置する場合がある。その場合、前記電子装置は、各電子部品からの伝熱が良好になったことによる、凹部における上部の温度上昇によるやけどの危険性を回避し得る。前記電子装置は、さらに、前記カバーのデザインを調整することによる、電子装置のデザイン調整を可能にする。

なお、以上の説明では、発熱部品が電子部品である例を説明したが、発熱部品は電子部品以外のものであっても構わない。また、筐体の上部に凹部が形成された例を説明したが、凹部は筐体の上部以外の部分に形成されていても構わない。さらには、一枚のサーマルシートを介して発熱部品と接触する筐体の部分は、凹部ではなくても、筐体内側に向けて突出した凸部であれば、構わない。

図１５は、実施形態の筐体部品の最小限の構成である筐体部品１０２ｘの構成を表すイメージ図である。筐体部品１０２ｘは、筐体と発熱部品とを備え、前記発熱部品の熱を、伝熱性部材を介して前記筐体に伝えることにより前記筐体から外部へ放熱させる、放熱装置に用いられる前記筐体の少なくとも一部を構成することが想定された筐体部品である。筐体部品１０２ｘは、前記筐体の内側に向けて突出した凸部１０３ｘを有する。

筐体部品１０２ｘは、面９００ｘの下方への突出の程度を調整し、発熱部品の高さを調整することにより、面９００ｘを前記発熱部品と一枚のサーマルシートを介して接触するようにすることができる。その場合、前記発熱部品を筐体に接触させるための複数のサーマルシート及び金属部材を必要としないので、部品数を削減し得る。

以上により、筐体部品１０２ｘは、放熱装置における部品数を削減し得る。そのため、筐体部品１０２ｘは、前記構成により、［発明の効果］の項に記載した効果を奏する。

以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術的思想を逸脱しない範囲で更なる変形、置換、調整を加えることができる。例えば、各図面に示した要素の構成は、本発明の理解を助けるための一例であり、これらの図面に示した構成に限定されるものではない。

また、前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述され得るが、以下には限られない。
（付記１）
筐体と発熱部品とを備え、前記発熱部品の熱を、伝熱性部材を介して前記筐体に伝えることにより前記筐体から外部へ放熱させる、放熱装置に用いられる前記筐体の少なくとも一部を構成することが想定された筐体部品であって、
前記筐体の内側に向けて突出した凸部を有する、
筐体部品。
（付記２）
前記発熱部品の各々の面である部品面は、前記筐体内の前記凸部の面である凸部面に、前記伝熱性部材である一枚のサーマルシートを介して接触することが想定されている、
付記１に記載された筐体部品。
（付記３）
前記サーマルシートに接触することが想定された部分である接触部分は金属である、付記２に記載された筐体部品。
（付記４）
前記接触部分は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金のうちのいずれかである、付記３に記載された筐体部品。
（付記５）
前記凸部の前記筐体の外側に設置され前記接触部分の前記筐体の外側の部分を覆うことが想定されたカバーをさらに備える、付記３又は付記４に記載された筐体部品。
（付記６）
前記カバーに、設置された状態で、前記カバーと前記凸部との間の空間と、外部とをつなぐ空間が形成されている、付記５に記載された筐体部品。
（付記７）
前記カバーは樹脂で形成されている、付記５又は付記６に記載された筐体部品。
（付記８）
前記筐体の上部になることが想定された部分を備える、付記１乃至付記７のうちのいずれか一に記載された筐体部品。
（付記９）
前記上部と一体的に形成された前記筐体の側部の少なくとも一部になることが想定された部分をさらに備える、付記８に記載された筐体部品。
（付記１０）
前記筐体である、付記１乃至付記９のうちのいずれか一に記載された筐体部品。
（付記１１）
付記２乃至付記１０のうちのいずれか一に記載された筐体部品を備える前記筐体と、前記発熱部品とを備え、前記接触が行われている、放熱装置。
（付記１２）
前記発熱部品を複数個備える、付記１１に記載された放熱装置。
（付記１３）
前記発熱部品の各々は基板に固定されており、前記基板は、前記筐体の底部に固定されている、付記１１又は付記１２に記載された放熱装置。
（付記１４）
前記発熱部品が電子部品である、付記１１乃至付記１３のうちのいずれか一に記載された放熱装置。
（付記１５）
電子装置である、付記１１乃付記１４のうちのいずれか一に記載された放熱装置。

ここで、付記１の前記筐体は、例えば、図８の筐体１００、又は、図１０の上部１０２、側部１０４ａ及び１０４ｂ、並びに前部１０５を備える筐体、又は、図１３の上部１０２、側部１０４ａ及び前部１０５を備える筐体である。また、前記発熱部品は、例えば、図８又は図１１の電子部品３００、又は、図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図３の電子部品３０１乃至３０４の各々である。

また、前記伝熱性部材は、例えば、図８又は図１１のサーマルシート４００又は図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図４のサーマルシート４０１乃至４０４の各々である。また、前記放熱装置は、例えば、図８、図１０又は図１３の電子装置８００である。

また、前記筐体部品は、図８又は図１１の上部１０２又は図９に表される筐体部品１０１である。前記筐体部品は、あるいは、図８、図１０、図１１又は図１３の筐体１００である。また、前記凸部は、図８、図９、図１０、図１１又は図１２の凹部１０３である。

また、付記２の前記部品面は、図８又は図１１の電子部品３００の上面、又は、図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図３の電子部品３０１乃至３０４の各々の上面である。また、前記凸部面は、図８、図９、図１０、図１１又は図１２の凹部１０３の下面である。また、前記サーマルシートは、例えば、図８又は図１１のサーマルシート４００又は図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図４のサーマルシート４０１乃至４０４の各々である。

また、付記３の接触部分は、図８、図９、図１０、図１１又は図１２の凹部１０３の下面の前記サーマルシートに接触する部分である。また、付記５のカバーは、図１２、図１３又は図１４のカバー１０９である。

また、付記６の、前記カバーと前記凸部との間の空間は、例えば、図１１における凹部１０３の上部１０２とカバー１０９との間の空間、又は、図１２の凹部１０３とカバー１０９との間の図示されない空間である。また、前記外部は、例えば、図１１又は図１２のカバー１０９の上方である。また、前記つなぐ空間は、例えば、図１１、図１３又は図１４のカバー１０９の穴である。

また、付記８の前記上部は、例えば、図８、図９、図１０、図１１又は図１２の、上部１０２である。また、付記９の前記側部は、例えば、図９の側部１０４ａ又は１０４ｂである。また、付記１３の前記基板は、例えば、図８又は図１１の基板２００、又は、図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図３の基板２０１乃至２０４の各々である。また、前記底部は、例えば、図８又は図１１の底部１０１、又は、図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図３の底部１０１である。

また、付記１４の前記電子部品は、例えば、図８又は図１１の電子部品３００、又は、図１０又は図１３の凹部１０３の下方にある図３の電子部品３０１乃至３０４の各々である。また、付記１５の前記電子装置は、例えば、図８、図１０又は図１３に表される電子装置８００である。

１００ 筐体
１０１ 底部
１０２ 上部
１０２ｘ 筐体部品
１０３ 凹部
１０３ｘ 凸部
１０４ａ、１０４ｂ 側部
１０５ 前部
１０６ 後部
１０９ カバー
２００、２０１、２０２、２０３、２０４ 基板
３００、３０１、３０２、３０３、３０４ 電子部品
４００、４０１、４０２、４０３、４０４、４１０、６０１、６０２、６０３、６０４、６１０ サーマルシート
５００、５０１、５０２、５０３、５０４、５１０ 金属部材
８００ 電子装置
９００ｘ 面

Claims (10)

1. 筐体と発熱部品とを備え、前記発熱部品の熱を、伝熱性部材を介して前記筐体に伝えることにより前記筐体から外部へ放熱させる、放熱装置に用いられる前記筐体の少なくとも一部を構成することが想定された筐体部品であって、
   前記筐体の内側に向けて突出した凸部を有する、
   筐体部品。
2. 前記発熱部品の各々の面である部品面は、前記筐体内の前記凸部の面である凸部面に、前記伝熱性部材である一枚のサーマルシートを介して接触することが想定されている、
   請求項１に記載された筐体部品。
3. 前記サーマルシートに接触することが想定された部分である接触部分は金属である、請求項２に記載された筐体部品。
4. 前記接触部分は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金のうちのいずれかである、請求項３に記載された筐体部品。
5. 前記凸部の前記筐体の外側に設置され前記接触部分の前記筐体の外側の部分を覆うことが想定されたカバーをさらに備える、請求項３又は請求項４に記載された筐体部品。
6. 前記カバーに、設置された状態で、前記カバーと前記凸部との間の空間と、外部とをつなぐ空間が形成されている、請求項５に記載された筐体部品。
7. 前記カバーは樹脂で形成されている、請求項５又は請求項６に記載された筐体部品。
8. 前記筐体の上部になることが想定された部分を備える、請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一に記載された筐体部品。
9. 請求項２乃至請求項８のうちのいずれか一に記載された筐体部品を備える前記筐体と、前記発熱部品とを備え、前記接触が行われている、放熱装置。
10. 前記発熱部品を複数個備える、請求項９に記載された放熱装置。

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