JP2023089910A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】高い放熱効果を得られ、かつ、放熱効果を維持するためのコストが低減された電子機器を提供する。
【解決手段】電気機器１０は複数の回路素子４４と、回路素子４４が配置される基板４０と、基板４０を収容する筐体３０と、筐体３０に取り付けられたヒートシンク２０とを備える。ヒートシンク２０は、筐体３０の内部において回路素子４４から吸熱する吸熱部２１と、筐体３０の外部に露出する放熱部２９とを有する。放熱部２９には送風機取付部２６が設けられている。送風機取付部２６に、放熱部２９に対して送風を行う送風機５０が取り付けられる。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子機器に関するものであり、特に、冷却機構を備えた産業用電子機器に関する。

コンピュータ等の電子機器はその動作状態において熱を発生する。電子機器は熱により誤動作する場合があるため、熱の放出を行う必要性が生じる。そこで従来は、電子機器の筐体、あるいは筐体内で熱を発生する回路素子に、ヒートシンクおよび送風機が取り付けられることがある。

特許文献１および特許文献２には、ヒートシンクおよび送風機を備えた空冷機構付き電子機器が開示されている。特許文献１および特許文献２における送風機は、筐体の内部に冷媒を送り出すように設けられる。

特開２０１９－０５７６５６号公報 特開２０１９－０５７６５７号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されているような従来技術においては、送風機が筐体内へ埃などの異物を侵入させてしまうことを防ぐために、送風機にフィルタが取り付けられる必要がある。電子機器が設置される環境によっては、フィルタが埃などによって目詰まりを起こし、送風機による放熱効果が損なわれることがある。目詰まりしたフィルタを頻繁に交換しなければならない環境では、フィルタの交換に費用と手間がかかり、電子機器の放熱効果を維持するためのコストが高くなってしまう。

また、ＣＰＵ（中央演算処理装置）などの特に発熱量の大きい回路素子については、その回路素子に直接、送風機が取り付けられることがある。しかしながら、回路素子に直接取り付けられた送風機は、筐体の内部に配置されることになるため、送風機の交換のためには、筐体の分解が必要となる。したがって、送風機が回路素子に直接取り付けられていると、送風機の交換に費用と手間がかかり、電子機器の放熱効果を維持するためのコストが高くなってしまう。

上記の問題点に鑑み、本発明は、高い放熱効果を得られ、かつ、放熱効果を維持するためのコストが低減された電子機器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る実施形態の一例としての電子機器は、複数の回路素子と、前記回路素子が配置される基板と、前記基板を収容する筐体と、前記筐体に取り付けられたヒートシンクと、を備える電子機器であって、前記ヒートシンクは、前記筐体の内部において前記回路素子の少なくとも１つから吸熱する吸熱部と、前記筐体の外部に露出する放熱部と、を有し、前記放熱部には少なくとも１つの送風機取付部が設けられており、前記送風機取付部に、前記放熱部に対して送風を行う送風機が取り付けられる。

また、前記送風機と、前記放熱部との間には、隙間が設けられるとよい。

また、前記送風機取付部に、前記送風機に対して電力供給を行うための電源コネクタが設けられるとよい。

また、前記放熱部において前記送風機取付部と隣接した位置に、前記送風機に対して電力供給を行うための電源コネクタが設けられるとよい。

また、前記放熱部には複数の放熱フィンが設けられており、前記放熱フィンは、前記送風機取付部から放射状に広がるように配置されるとよい。

また、前記放熱部に、複数のフィンと、複数の放熱ピラーとが設けられており、複数の前記フィンは、それぞれ第１の方向に延びており、かつ、前記第１の方向と交差する第２の方向に並んでおり、複数の前記放熱ピラーは、前記送風機取付部に対して前記第２の方向に位置する領域に配置されており、複数の前記放熱ピラーのそれぞれは互いに、前記第１の方向および前記第２の方向に間隔を空けて配置されているとよい。

また、前記放熱ピラーが配置されている領域に対して前記第１の方向に位置する前記フィンは、前記送風機取付部に対して前記第１の方向に位置する前記フィンよりも大きな厚みを有するとよい。

また、前記放熱部には複数の放熱用突起が設けられており、前記送風機取付部には、前記放熱用突起よりも高さの低い突起が設けられるとよい。

また、前記送風機取付部には、前記送風機に代えて放熱体を取り付け可能であるとよい。

また、前記ヒートシンクの前記吸熱部と前記放熱部とが分離可能であるとよい。

また、前記放熱部のうち、前記送風機取付部を除く領域に、前記筐体から離れる側の面を覆う蓋体が取り付けられるとよい。

また、本発明に係る実施形態の別例としての電子機器は、複数の回路素子と、前記回路素子が配置される基板と、前記基板を収容する筐体と、前記筐体に取り付けられたヒートシンクと、を備える電子機器であって、前記ヒートシンクは、前記筐体の内部において前記回路素子の少なくとも１つから吸熱する吸熱部と、前記筐体の外部に露出する放熱部と、を有し、前記放熱部には複数の放熱フィンが設けられており、前記放熱部に対して、前記筐体から離れた位置に、送風機が設けられており、前記放熱フィンの高さが、前記送風機に臨む位置から、前記筐体の側面に近づくほど低くなるように設計されている。

また、前記複数の放熱フィンに対して、前記筐体から離れる側で前記放熱フィンを覆う蓋体が取り付けられており、前記蓋体の、前記放熱フィン側の面に、前記送風機が取り付けられるとよい。

また、前記蓋体の前記放熱フィン側の面に沿って、前記送風機に対して電力供給を行うための電源ケーブルが配置されるとよい。

また、上記実施形態の別例においても、前記ヒートシンクの前記吸熱部と前記放熱部とが分離可能であるとよい。

本発明に係る実施形態の電子機器によれば、ヒートシンクの吸熱部が筐体の内部において回路素子から吸熱し、ヒートシンクの放熱部が筐体の外部に露出する。そして、送風機が放熱部に対して送風を行うことで、吸熱部を含むヒートシンクが冷却される。これにより筐体の内部の回路素子も冷却される。送風機がヒートシンクを直接冷却するので、本発明に係る実施形態の電子機器によれば、高い放熱効果が得られる。

また、送風機は筐体の外部において放熱部に対して送風を行うので、筐体の内部に埃などが侵入することを防止するフィルタが不要である。そして、送風機は筐体の外部に設けられるため、送風機の交換のために筐体を分解する必要がない。よって本発明に係る実施形態の電子機器によれば、放熱効果を維持するためのコストが低減される。

本発明に係る実施形態の一例としての電子機器を示す平面図。 図１の電子機器の側面図。 送風機が取り外された状態のヒートシンクを示す平面図。 ヒートシンクの底面図。 図１の電子機器における熱および空気の流れを示す断面図。 ヒートシンクに蓋が取り付けられた状態を示す断面図。 送風機に代えて放熱体が取り付けられた状態を示す断面図。 本発明に係る実施形態の別例としての電子機器におけるヒートシンクと送風機を示す側面図。 図８のヒートシンクと送風機を示す平面図。 図８のヒートシンクに蓋が取り付けられた状態を示す断面図。 ヒートシンクの別形態を示す平面図。 切削加工で得られるヒートシンクの別形態を示す平面図。 ヒートシンクのさらなる別形態を示す平面図。 ヒートシンクの吸熱部と放熱部が分離可能な形態を示す側面図。

図１は、本発明に係る実施形態の一例としての電子機器１０を示す平面図である。また図２は、電子機器１０の側面図である。図１に示されているように、電子機器１０は、その上面にヒートシンク２０を備えている。そして図２に示されているように、ヒートシンク２０は、筐体３０に取り付けられている。詳しくは後述するが、ヒートシンク２０は筐体３０の内部にまで広がっており、その一部が筐体３０の外部に露出している。

本実施形態の電子機器１０は例えば産業用コンピュータであり、様々な外部機器との接続が可能である。図２に示されているように、電子機器１０の筐体３０の側面には様々な端子が設けられている。図２においては、電源端子３１、ＵＳＢコネクタなどの通信端子３２、ＬＡＮコネクタなどのネットワーク端子３３、ＶＧＡコネクタなどの画像出力端子３４、ＳＤカード挿入口などのカードスロット３５、といった端子が筐体３０の側面に設けられている。また、本実施形態においては、外部記憶装置の一つとして、電子機器１０に脱着式ハードディスク４１が取り付けられている。この脱着式ハードディスク４１は、電子機器１０からの取り外しが容易となるように、外部に露出したグリップ４２を備えている。

一方、図１に示されているように、ヒートシンク２０の複数箇所（ここでは四隅）にはヒートシンク取付穴２８が設けられている。本実施形態においては、ヒートシンク取付穴２８と、筐体３０に設けられたネジ穴（図示せず）とを通じるネジによってネジ留めが行われることで、ヒートシンク２０が筐体３０に取り付けられる。

そして、ヒートシンク２０の上面で外部に露出している部分（後述の放熱部２９）には、送風機５０が取り付けられている。そしてこの送風機５０の位置（後述の送風機取付部２６）から、複数のフィン２２（複数の放熱用突起の一例）が放射状に広がるようにして配置されている。

図１に示されている送風機５０は、自身の上方から空気を取り込んで自身の下方へと空気（風）を送り込むように設けられている。送風機５０の下方に送り込まれた空気が、ヒートシンク２０の上面に沿って流れることにより、ヒートシンク２０の放熱が行われる。ここで、フィン２２が放射状に広がるようにして配置されていることにより、空気はヒートシンク２０の上面で放射状に広がるようにして流れることになり、ヒートシンク２０の上面全体にわたって効率よく放熱が行われる。

なお図１のヒートシンク２０においては、フィン２２同士の間に、送風機５０より離れた位置からヒートシンク２０の端まで伸びる、補助フィン２２ａが設けられている。補助フィン２２ａは平面視における長さがフィン２２よりも短くなっている。補助フィン２２ａが設けられていることにより、平面視において送風機５０に近い位置でも、送風機５０から遠い位置でも、送風機５０から送風される空気の流路の幅がほぼ同じとなる。これにより、送風機５０に近い位置と、送風機５０から遠い位置とで、空気の流速の差が少なくなり、ヒートシンク２０の上面全体で、位置による放熱効果のムラが少なくなる。

図３には、送風機５０が取り外された状態のヒートシンク２０が示されている。送風機５０は、ヒートシンク２０の上面に設けられた送風機取付部２６に取り付けられる。この送風機取付部２６は、送風機５０の外形寸法よりわずかに大きい寸法の領域であり、図３においては四角形状の領域となっている。

また、送風機取付部２６には複数の送風機ネジ穴２７が設けられている。本実施形態において、図１の送風機５０は、送風機５０に設けられた複数の送風機取付穴５９と、図３の送風機ネジ穴２７とを通じるネジによってネジ留めされることで、送風機取付部２６に取り付けられる。

また、図３の送風機取付部２６には送風機電源コネクタ５６が設けられている。この送風機電源コネクタ５６は、筐体３０の内部で電子機器１０の電源ラインに接続されている。送風機５０の電源供給端子が送風機電源コネクタ５６に接続されることで、送風機５０は電子機器１０から電力を供給されて作動することが可能となる。

そして、送風機取付部２６には、低丈部２４が設けられている。低丈部２４は送風機取付部２６以外の領域におけるフィン２２（放熱用突起）と同じ向きで、かつフィン２２よりも高さが低いフィン状突起である。すなわち、フィン２２と低丈部２４はひと繋がりのフィン状突起であり、送風機取付部２６において高さが低くなるように段差が付いている。このフィン２２と低丈部２４との段差が、送風機取付部２６とそれ以外の領域との境界となっている。また、低丈部２４は送風機取付部２６の外周部にのみ設けられており、送風機取付部２６の内周部は、フィン２２および低丈部２４の設けられていない平坦部５８となっている。

図２に示されているように、低丈部２４が設けられていることにより、送風機取付部２６に取り付けられる送風機５０は、低丈部２４に支持された状態となる。これにより、送風機取付部２６に取り付けられる送風機５０と、ヒートシンク２０の上面（後述の放熱部２９）との間には隙間が設けられることにいる。

次に、図４にはヒートシンク２０の底面図が示されている。図４においては、筐体３０から取り外された状態のヒートシンク２０単体の形状が示されている。ヒートシンク２０の底面には、複数の吸熱用突起２５が設けられている。これらの吸熱用突起２５は、後述する吸熱対象となる回路素子４４の形状に合わせて配置され、また様々な形状となっている。図４においては、吸熱用突起２５は、平面視において様々な寸法を持つ矩形状の突起となっている。図４には吸熱用突起２５の高さは表されていないが、吸熱対象の高さに合わせて、吸熱用突起２５の高さも様々な寸法となっていてよい。また図４においては、ヒートシンク２０の上面に設けられる送風機取付部２６の位置が破線で示されている。図４に示されているように、送風機取付部２６の位置は吸熱用突起２５から外れた位置となっている。

以上のような本実施形態の電子機器１０における熱および空気の流れが、図５の断面図に示されている。図５に示されているように、筐体３０は基板４０を収容している。そして、基板４０には複数の回路素子４４が配置されている。これらの回路素子４４の中には、ＩＣ（集積回路）などの、電子機器１０に電力が供給されて作動すると発熱する素子が含まれている。

ヒートシンク２０は筐体３０の内部から外部にまで広がる、ひと繋がりの構造体として設けられている。そして、ヒートシンク２０の底面の吸熱用突起２５は、筐体３０の内部において、回路素子４４（特に、発熱する素子）と接触するように配置されている。以下、吸熱用突起２５を含むヒートシンク２０の下方部分を吸熱部２１、フィン２２（放熱用突起）を含むヒートシンク２０の上方部分を放熱部２９と呼ぶ。

吸熱部２１の吸熱用突起２５が回路素子４４と接触していることにより、吸熱部２１は回路素子４４の発する熱４９を吸熱する。そして、前述のようにヒートシンク２０がひと繋がりの構造体であるため、吸熱部２１の吸熱した熱４９は放熱部２９まで伝熱される。一方、送風機５０は、自身の上方の空気を吸気５３として取り込み、自身の下方へ風５４として送り出す。風５４はフィン２２に沿って流れ、放熱部２９を放熱（冷却）する。これにより、回路素子４４が発する熱４９が、送風機５０の送り出す風５４によって効率よく放熱される。

ここで、送風機５０は送風機取付部２６に設けられた低丈部２４に支持されているため、送風機５０とヒートシンク２０の上面（放熱部２９）との間には隙間が設けられている。送風機５０から送り出される風５４はこの隙間を通じて、放射状に広がるフィン２２同士の間、またはフィン２２と補助フィン２２ａとの間の溝として形成されている空気の流路を通っていく。このような構造であることにより、送風機５０から送り出される風５４は送風機５０からヒートシンク２０の外周部まで滑らかに導かれる。これにより、高い放熱効果が得られる。

本実施形態の電子機器１０によれば、筐体３０の内部から外部にまで広がるヒートシンク２０の吸熱部２１が、筐体３０の内部で回路素子４４と接触して吸熱し、筐体３０の外部に露出した放熱部２９が送風機５０によって放熱（冷却）される。この電子機器１０においては、筐体３０の内部に風が送り込まれなくとも、回路素子４４が十分に放熱される。したがって、防塵性を高めるために筐体３０が密封空間となっていても、密封空間内の回路素子４４が十分に放熱されることになる。このように、本実施形態の電子機器１０によれば、高い防塵性と高い放熱性能がともに得られる。

また、送風機５０はヒートシンク２０に直接送風することで冷却を行うため、送風機５０によって筐体３０内に埃が入り込んでしまうことがない。したがって、埃を防ぐためのフィルタなどが送風機５０に取り付けられる必要がない。よって、本実施形態の電子機器１０ではフィルタ交換の費用と手間が不要である。さらに、送風機５０は筐体３０の外部に配置されているため、送風機５０を交換するために筐体３０を分解する必要がない。つまり、本実施形態の電子機器１０では送風機５０の交換も容易である。以上のことから、本実施形態の電子機器１０は、低いコストで放熱効果を維持することが可能である（維持コストが低減される）。

なお、より放熱効果を高めるために、図６に示されているように、放熱部２９のうち、送風機取付部２６を除く領域に、筐体３０から離れる側の面（ここでは上面）を覆う蓋体６０が取り付けられてもよい。この蓋体６０がフィン２２の上方を覆うことにより、フィン２２（および補助フィン２２ａ）のなす空気の流路内から、空気が上方へと漏れ出ることがなくなるため、より効率的な放熱効果が得られる。空気の流れを円滑にするために、蓋体６０は、フィン２２（および補助フィン２２ａ）同士の間に形成される空気の流路（溝）の上方を閉鎖する一方で、ヒートシンク２０の外周で空気の出口となる部分（溝の外周側終端）は閉鎖せずに開放する形状であることが好ましい。

また、図７に示されているように、送風機取付部２６に、送風機５０に代えて放熱体５２を取り付けることが可能であってもよい。放熱体５２は例えば、送風機取付部２６に収まる寸法の金属（例えばアルミニウム）の塊である。図７に示される放熱体５２は、低丈部２４に支持された状態で送風機取付部２６内に収まっている。このような放熱体５２が送風機取付部２６に取り付けられた状態でも、回路素子４４の発する熱は吸熱用突起２５を含む吸熱部２１を通じて、フィン２２を含む放熱部２９へと伝わる。送風機５０が送風機取付部２６から取り外された状態であっても、フィン２２によってある程度の放熱効果は得られる。ここで、送風機取付部２６に放熱体５２が取り付けられていれば、各フィン２２が相互に放熱体５２によって熱的に接続された状態となり、フィン２２のみで放熱を行う場合よりも高い放熱効果が得られる。図７では放熱体５２の例としてブロック状の塊が図示されているが、放熱体５２の形状はこれに限るものではない。例えば、放熱効果を高めるためにフィン状の突起が上面に設けられた部材が放熱体５２として送風機取付部２６に取り付けられてもよい。

また、ヒートシンク２０のフィン２２は、電子機器１０の上面だけでなく、筐体３０の側面の一部に沿って広がっていてもよい。筐体３０の側面にまでフィン２２が広がっていると、筐体３０の側面に沿って風を流すことが可能となる。筐体３０の側面に沿って風が流れることで、電子機器１０全体の放熱性能がより向上する。例えば、筐体３０の側面に沿って風が流れると、図２に示されているような脱着式ハードディスク４１のグリップ４２に風が当たることになる。グリップ４２が脱着式ハードディスク４１との間で伝熱するように設けられていれば、筐体３０の側面に沿って風が流れることで、脱着式ハードディスク４１の冷却も可能となる。

また、図１においては送風機５０がヒートシンク２０のほぼ中央に取り付けられているが、送風機５０の取り付け位置（すなわち、送風機取付部２６）の位置はヒートシンク２０の中央である必要はない。送風機取付部２６の位置は、図５に示されている放熱対象の回路素子４４の配置に応じて決定される。図５において、最も放熱効果が高くなるのは、風５４の勢いが最も強い位置である。風５４の勢いが強くなるのは、送風機５０の位置（送風機取付部２６）ではなく、風５４がフィン２２（および補助フィン２２ａ）同士の間の流路を通過するときである。したがって、吸熱用突起２５は、フィン２２（または補助フィン２２ａ）が形成されている位置に対応する底面側に形成されることが好ましい。そのため、図４に示されているように、送風機取付部２６の位置は吸熱用突起２５から外れた位置となっている。そして、最も高熱を発する回路素子４４（例えばＣＰＵ）が基板４０の中央に設けられている場合には、送風機取付部２６はヒートシンク２０の中央から外れた位置に設けられることが好ましい。

また、本実施形態においては放熱部２９に設けられている放熱用突起をフィン２２としたが、放熱用突起の形状はこれに限るものではなく、柱状や錐体状の放熱用突起が放熱部２９に複数設けられていてもよい。放熱用突起が柱状や錐体状であっても、それらの放熱用突起が送風機取付部２６から放射状に広がるように配置されていることが好ましい。放熱用突起が放射状に広がることで、送風機５０からの送風による放熱が効率よく行われる。放熱用突起が柱状や錐体状の場合には、送風機５０に近い位置から送風機５０に遠い位置にかけて徐々に放熱用突起の配置密度が高くなっているようにすると、位置による放熱効果のムラが少なくなる。

また、本実施形態においては送風機５０が送風機取付部２６にネジ留めされるものとしたが、送風機５０を送風機取付部２６に取り付ける方法はネジ留めに限るものではない。例えば送風機５０が送風機取付部２６に対して嵌め込み式の方法で取り付けられてもよい。嵌め込み式の方法で送風機５０が取り付けられる場合、送風機５０を簡単な操作で送風機取付部２６から取り外せるような機構（例えばスナップフィット）が設けられていることが好ましい。

次に、本発明に係る実施形態の別例としての電子機器について説明する。図８には、本実施形態の電子機器が備えるヒートシンク７０と送風機５０の側面図が示されている。本実施形態においては、電子機器のうちヒートシンク７０と送風機５０以外の構成要素（筐体３０や基板４０など）は図１の実施形態における電子機器１０と同様であるため、図示を省略する。また説明のために、ヒートシンク７０と送風機５０についても図示を簡略化する。

本実施形態においても、ヒートシンク７０は図５に示されているヒートシンク２０と同じく、筐体３０の内部にまで広がっている部分と、筐体３０の外部に露出する部分とを備えている。すなわち、ヒートシンク７０は、図５のヒートシンク２０の吸熱部２１（筐体３０の内部において回路素子４４の少なくとも１つから吸熱する部分）に相当する部分と、放熱部２９（筐体３０の外部に露出する部分）に相当する部分とを備える。本実施形態のヒートシンク７０が図５のヒートシンク２０と異なるのは、外部に露出する部分である。本実施形態の説明においては、主にヒートシンク７０のうち筐体３０の外部に露出する部分について述べる。

本実施形態においては、ヒートシンク７０の上面に複数のフィン７２（放熱用突起の一例）が設けられている。本実施形態におけるフィン７２は、図９に示されているヒートシンク７０および送風機５０の平面図からもわかるように、平行に並べられた複数のフィン状突起である。

図８および図９に示されているように、本実施形態においては、ヒートシンク７０の上方（すなわち、電子機器の筐体から離れた位置）に送風機５０が設けられている。この送風機５０は例えば、筐体に取り付けられる図示しないアームなどで支持されることにより、ヒートシンク７０の上方に配置される。

送風機５０は自身の下方、すなわちヒートシンク７０（の放熱部）に対して送風を行う。ここで、図８に仮想線で示されているように、フィン７２の高さがすべて同じであったとすると、フィン７２に遮られずに送風機５０から離れた位置（図示されていない筐体の側面に近い位置）にまで風５４を送り出すためには、送風機５０はヒートシンク７０から大きく離れた位置（高い位置）に配置される必要がある。

そこで、本実施形態においては、図８に示されているように、フィン７２（放熱用突起）の高さが、送風機５０に臨む位置（ここでは送風機５０の真下）から、ヒートシンク７０の図中左右端部に近づくほど（図示されていない筐体の側面に近づくほど）低くなるように設計されている。

これにより、図８に示されている通り、フィン７２が全て同じ高さの場合に比べて、送風機５０の高さが低くても、ヒートシンク７０の図中左右端部にまで、フィン７２に遮られずに風５４が送り出される。

風５４の勢いは送風機５０から離れすぎると弱くなるため、高い放熱効果を得るためには、送風機５０とヒートシンク７０の距離が近い方が好ましい。したがって、本実施形態によれば、ヒートシンク７０の図中左右端部にまで風５４が送り出されることに加え、ヒートシンク７０と送風機５０との距離が近いため、高い放熱効果が得られる。

また、図１０に示されているように、さらに高い放熱効果が得られるように、ヒートシンク７０の上側（筐体から離れる側）でフィン７２を覆う蓋体６２が取り付けられてもよい。このように、蓋体６２がフィン７２の上側を覆っていると、送風機５０から送り出される風はフィン７２同士の間の溝から上側に漏れ出ることがなくなるため、より効率的な放熱効果が得られる。空気の流れを円滑にするために、蓋体６２は、フィン２２同士の間に形成される空気の流路（溝）の上方を閉鎖する一方で、ヒートシンク７０の端部で空気の出口となる部分（図９内の上下端）は閉鎖せずに開放する形状であることが好ましい。

また、フィン７２に対して蓋体６２が取り付けられている場合には、この蓋体６２に送風機５０が取り付けられてもよい。例えば図１０に示されているように、蓋体６２のフィン７２側の面（放熱用突起側の面）に送風機５０を取り付け可能な送風機取付部６３が設けられるとよい。送風機取付部６３は、送風機５０をネジ留め可能なネジ穴を有するものであってもよいし、送風機５０を嵌め込み可能な窪みであってもよい。例えば蓋体６２がプラスチックのような弾性を有する素材である場合に、送風機取付部６３として送風機５０の寸法よりもやや小さい寸法の窪みが設けられているとよい。この場合、送風機取付部６３を弾性変形させながら嵌め込まれた送風機５０は、蓋体６２の復元力によって送風機取付部６３に保持されることになる。なお、送風機５０が外気を取り込むことが可能なように、蓋体６２のうち、送風機５０の空気取り込み口に面する部分は、開口している、あるいはメッシュ状になっているなど、空気が通過可能な形態となっていることが好ましい。

また、フィン７２に対して蓋体６２が取り付けられている場合には、蓋体６２のフィン７２側の面（放熱用突起側の面）に、送風機５０に対して電力供給を行うための電源ケーブル５１が配置されるとよい。図１０においては、電源ケーブル５１は送風機５０から、蓋体６２のフィン７２側の面に沿って蓋体６２の外側へと導かれる。電源ケーブル５１がフィン７２側の面に沿うことが可能となるように、フィン７２側の面には電源ケーブル５１を保持するための機構（例えば溝）が設けられているとよい。図１０において蓋体６２はヒートシンク７０の図中左端から右端までを覆っているため、蓋体６２の外側へと導かれた電源ケーブル５１は、ヒートシンク７０を備える電子機器の外部の電力源に接続されることも可能である。また電子機器から電力供給を行うための端子が筐体の側面にしか設けられていない場合でも、電源ケーブル５１が蓋体６２の外側へと導かれることで、容易に電源ケーブル５１を筐体の側面へと導くことが可能である。このように、電源ケーブル５１が蓋体６２のフィン７２側の面に沿って蓋体６２の外側へと導かれることで、電源ケーブル５１はフィン７２同士の間の溝を通らなくとも電力源にまで導かれる。すなわち、電源ケーブル５１は、蓋体６２のフィン７２側の面に沿うことで、送風機５０による放熱に影響を与えることなく、電力源にまで導かれるようになる。

なお、図８、図９、図１０においては、説明の簡略化のためにヒートシンク７０の上面に設けられる放熱用突起の形状を、平行な複数のフィン７２としたが、放熱用突起の形状はこれに限るものではない。このような、送風機５０がヒートシンク７０（および筐体）から離れた位置に設けられる実施形態においても、送風機５０に臨む位置から放射状に広がるように複数のフィンが配置されていてもよい。また、柱状や錐体状の放熱用突起がヒートシンク７０の上面に複数設けられてもよい。放熱用突起の形状が柱状や錐体状である場合には、放熱用突起の上端を結ぶ曲面が、送風機５０に臨む位置を頂点とするドームを描くように、放熱用突起の高さが設定されるとよい。具体的には、図９で言うと、左右方向だけでなく上下方向にも放熱用突起の高さが変化するとよい。

次に、図１１、図１２、図１３を用いて、ヒートシンクの形状の別形態について説明する。これらの別形態は、図５のヒートシンク２０における放熱部２９（上部）の形状の別形態であり、吸熱部２１（下部）の形状は図５のものと同様でよい。

図１１に平面図が示されるヒートシンク８０においては、図３のヒートシンク２０と同様に、四隅にヒートシンク取付穴８８が設けられている。そしてヒートシンク８０の上面の一部には、送風機取付部８６が設けられている。この送風機取付部８６には、送風機ネジ穴８９が設けられている。また、送風機取付部８６を起点として、放射状に広がるフィン８２と、送風機取付部８６より離れた位置からヒートシンク８０の端まで伸びる、補助フィン８５が設けられている。フィン８２は、送風機取付部８６の外周部領域においては高さが低くなり、低丈部８４となっている。そして、送風機取付部８６から特定の方向（図１１では左方向）には、放射状ではなく平行に配置された平行フィン８１が設けられている。

このように、放射状に設けられたフィン８２のうち一部だけが平行フィン８１となっていると、他の部分よりも平行フィン８１同士の間の溝を通る風の勢いが強くなることが期待される。そのため、特に高熱となる回路素子４４（例えばＣＰＵ）が存在する場合には、その回路素子４４に対応する位置（上方）を通るように平行フィン８１が設けられることで、効率的に回路素子４４を放熱できるようになる。

図１２に平面図が示されるヒートシンク９０は、平行な複数のフィン９２が設けられたヒートシンク９０の上面（放熱部）に対して、切削加工で放射状に切削部９４が設けられたものである。このヒートシンク９０も四隅にヒートシンク取付穴９８が設けられているほか、上面の一部には、フィン９２の配置されていない送風機取付部９５が設けられている。送風機取付部９５には、送風機ネジ穴９９が設けられている。そして切削部９４は、送風機取付部９５を起点としてヒートシンク９０の端部にまで放射状に広がるような溝が形成されるように、フィン９２を切削して設けられる。このように、一般的な形状である平行なフィン９２が設けられたヒートシンク９０に対して、切削加工で放射状に広がる溝を形成したものでも、ヒートシンク９０上面での風の広がり方のムラが小さくなる。すなわち、送風機取付部９５からの風が、フィン９２が平行な形状のままの場合よりも、ヒートシンク９０上面全体に広がるようになる。

図１３は、ヒートシンク９０のさらなる別形態を示している。図１３に平面図が示されるヒートシンク９０の放熱部には、放熱用突起として、平行な複数のフィン９２と、複数の放熱ピラー９７が設けられている。複数のフィン９２はそれぞれ第１の方向（図１３において左右方向）に延びており、第１の方向と交差する第２の方向（図１３において上下方向）に並んでいる。放熱部の一部には、フィン９２の配置されていない送風機取付部９５が設けられている。そして送風機取付部９５に対して第２の方向（上下方向）に位置する領域においては、フィン９２に代えて複数の放熱ピラー９７が配置されている。放熱ピラー９７が配置されている領域の幅（第１の方向の寸法）は、送風機取付部９５と同じ幅である。また、複数の放熱ピラー９７のそれぞれは互いに、第１の方向（左右方向）および第２の方向（上下方向）に間隔を空けて配置されている。

放熱ピラー９７は例えば、切削加工によって形成される。以下、第１の方向を左右方向、第２の方向を上下方向と呼ぶ。左右方向に延びる平行な複数のフィン９２に対して、切削加工で上下方向に溝を切るようにして切削部９４が設けられる。切削部９４は、送風機取付部９５に対して上下方向に位置する領域に設けられる。また、切削部９４は左右方向に複数並んで設けられる。切削加工後のフィン９２の残存部分によって、複数の放熱ピラー９７が形成される。複数の放熱ピラー９７のそれぞれは、柱状の突起となる。上下方向に間隔を空けて並んでいるフィン９２に対して、切削部９４が左右方向に複数並んで設けられることによって、複数の放熱ピラー９７のそれぞれは、左右方向および上下方向に間隔を空けて配置されたものとなる。なお、放熱ピラー９７の形成方法は切削加工に限るものではなく、例えば、フィン９２および放熱ピラー９７に対応する形状の金型を用いたプレス成型によってフィン９２および放熱ピラー９７が形成されてもよい。また、第１の方向および第２の方向の向きは任意である。例えば第１の方向が上下方向、第２の方向が左右方向であってもよい。

図１３に示されているように、複数のフィン９２は上下方向に間隔を空けて並んでいるため、送風機取付部９５に対して左右方向に位置するフィン９２同士の間には、左右方向に延びる溝が形成されている。したがって、送風機取付部９５からの左右方向へと流れる風５４は、フィン９２同士の間を円滑に通り抜けることができる。さらに、複数の放熱ピラー９７のそれぞれが互いに、左右方向および上下方向に間隔を空けて配置されているため、送風機取付部９５から上下方向に流れる風５４は、放熱ピラー９７の間を円滑に通り抜けることができる。そのため、図１３のヒートシンク９０においては、送風機取付部９５からの風５４が、左右方向にも上下方向にも円滑に流れる。したがって、送風機取付部９５からの風５４がヒートシンク９０上面全体にムラなく広がり、高い冷却性能が得られる。

なお、放熱ピラー９７が配置されている領域に対して左右方向（第１の方向）に位置するフィン（肉厚フィン９３）は、送風機取付部９５に対して左右方向（第１の方向）に位置するフィン９２よりも大きな厚み（第２の方向の寸法）を有していることが好ましい。肉厚フィン９３の領域は、放熱ピラー９７を形成するための切削加工が施される領域である。肉厚フィン９３の厚みが大きければ、肉厚フィン９３の強度が高くなるため、肉厚フィン９３に対して、放熱ピラー９７を形成するための切削加工が施しやすくなる。また肉厚フィン９３の厚みが大きければ、切削加工後に残存する放熱ピラー９７の寸法が大きくなるため、放熱ピラー９７の１つあたりの表面積が大きくなり、より高い冷却性能が得られる。なお、フィン９２の厚みは、送風機取付部９５から離れた位置ほど大きくなっていることが好ましい。例えば図１３においては、送風機取付部９５の上下方向に隣接する領域の、中間フィン９３ａの厚みは、送風機取付部９５に対して左右方向に位置するフィン９２と、肉厚フィン９３との間の厚みとなっている。送風機取付部９５から離れた位置ほどフィン９２の厚みが大きくなっていれば、フィン９２および放熱ピラー９７の表面積が、送風機取付部９５から離れた位置ほど大きくなり、送風機取付部９５から離れた位置でも高い冷却性能が得られる。

また図１３においては、ヒートシンク取付穴９８はヒートシンク９０の上面に現れない。図１３において破線で示されているヒートシンク取付穴９８は、図１３には図示されない筐体の下方から、ヒートシンク９０の裏面まで通じており、ヒートシンク９０の上面に貫通はしない。ヒートシンク９０の裏面からヒートシンク取付穴９８を通じてネジ留めが行われる。ヒートシンク取付穴９８がヒートシンク９０の上面に現れていないことにより、フィン９２はヒートシンク９０の四隅にまで延びることが可能であり、ヒートシンク９０上面全体で高い放熱効果が得られる。

また図１３においては、送風機電源コネクタ５６が、送風機取付部９５と隣接した位置に設けられている。図１３においては送風機取付部９５の左上に送風機電源コネクタ５６が設けられている。送風機電源コネクタ５６が送風機取付部９５と隣接した位置に設けられていると、ヒートシンク９０の上面に向けて吹き付けられる風が、送風機電源コネクタ５６によって遮られず、高い冷却性能が得られる。また送風機電源コネクタ５６が送風機取付部９５と隣接した位置に設けられていると、図１３には図示されない送風機が送風機取付部９５に配置される作業と、送風機の電源供給端子が送風機電源コネクタ５６に接続される作業とが別々の工程で行うことが可能となり、送風機の取り付けが容易となる。また、フィン９２のうち、送風機電源コネクタ５６に近接する部分は、面取りされて、送風機電源コネクタ５６に向けて傾斜した傾斜部５６ａが形成されていることが好ましい。傾斜部５６ａが形成されていることにより、送風機の電源供給端子が送風機電源コネクタ５６へと接続され易くなる。なお、送風機電源コネクタ５６の位置は、送風機取付部９５の左上に限られない。例えば送風機電源コネクタ５６は、送風機取付部９５に対して上下方向に隣接する位置、すなわち放熱ピラー９７が配置された領域に設けられてもよい。

また図１３においては、送風機取付部９５に設けられた低丈部９６は、フィン９２とひと繋がりの突起ではない。低丈部９６は、送風機取付部９５の内周部に設けられた、フィン９２および放熱ピラー９７よりも高さの低い柱状突起となっている。送風機取付部９５に送風機が配置されると、低丈部９６に送風機が支持されて、送風機と、ヒートシンク９０の上面（放熱部）との間に隙間が設けられることになる。送風機取付部９５および低丈部９６は例えば、切削加工によって設けられるとよい。例えば左右方向に延びる平行な複数のフィン９２（肉厚フィン９３、中間フィン９３ａを含む）が上面全体に設けられたヒートシンク９０に対して、上下方向に溝を切って切削部９４および放熱ピラー９７が設けられる。この時点ではヒートシンク９０の中央近くにも放熱ピラー９７が存在するが、送風機取付部９５となる領域に対してさらに切削加工が行われ、送風機取付部９５の外周部から放熱ピラー９７が取り払われる。そして、送風機取付部９５の内周部では放熱ピラー９７の先端部が切り払われて、低丈部９６が形成されるとよい。なお送風機取付部９５および低丈部９６の形成方法は切削加工に限るものではなく、例えば送風機取付部９５および低丈部９６に対応した形状の金型を用いたプレス成型によって送風機取付部９５および低丈部９６が形成されてもよい。

以上の実施形態においては、図５のヒートシンク２０、図８のヒートシンク７０、図１１のヒートシンク８０、図１２のヒートシンク９０、図１３のヒートシンク９０はいずれも、ひと繋がりの構造体（連続体）である。このようなヒートシンク２０，７０，８０，９０は、例えばアルミニウムなどの金属の塊を削り出すことで作成することができる。以下代表として図５のヒートシンク２０について述べるが、吸熱部２１から放熱部２９までひと繋がりの構造体であることにより、筐体３０の内部から外部へと熱を効率的に放熱することが可能である。

しかしながら、ヒートシンク２０は必ずしも吸熱部２１から放熱部２９までひと繋がりの構造体である必要はなく、例えば図１４に示されているように、吸熱部２１と放熱部２９とが別々の部材であってもよい。そして、吸熱部２１と放熱部２９とが熱的に連続するように連結される（例えば吸熱部２１と放熱部２９のそれぞれに設けられているヒートシンク取付穴２８を通じて、吸熱部２１と放熱部２９とがネジ留めされる）ことにより、ヒートシンク２０がひと繋がりの構造体である場合と同様に、効率的に放熱効果が得られるようになる。吸熱部２１と放熱部２９とが熱的に連続するように連結するにあたっては、吸熱部２１と放熱部２９との接触面が互いに平坦で密着するようになっていれば、ほぼヒートシンク２０がひと繋がりの構造体である場合と同様の放熱効果が得られる。また、吸熱部２１と放熱部２９との接触面に、熱伝導グリスや熱伝導シートが配置されてもよい。吸熱部２１と放熱部２９とが別々の部材であると、回路素子４４の配置変更があった場合にも、吸熱用突起２５の配置が変更された吸熱部２１を取り換えるだけで、放熱部２９を使い回すことが可能となる。また、より放熱効果の高いフィン２２（および補助フィン２２ａ、低丈部２４）の配置が発見された場合には、放熱部２９を取り換えるだけで、吸熱部２１を使い回すことが可能となる。このように、吸熱部２１と放熱部２９とが別々の部材であると、ヒートシンク２０の運用コストが低減することが期待される。

以上、いずれの実施形態においても、筐体３０内でヒートシンク２０の吸熱部２１が電子機器１０の回路素子４４から吸熱し、筐体３０の外部に露出したヒートシンク２０の放熱部２９に対して送風機５０が送風を行う構造となっている。これにより、筐体３０が密封空間となっていても、密封空間内部で発熱する回路素子４４を、筐体３０の外部から放熱（冷却）することが可能であり、電子機器１０の防塵性と放熱性能が両立される。また空間に対してではなくヒートシンク２０に対して送風を行う送風機５０にはフィルタが必要ないため、フィルタにかかるコストが不要である。さらに、送風機５０は筐体３０の外部に配置されるため、送風機５０自体の交換も容易である。フィン２２も外部に露出しているため、必要があれば洗浄することも容易であり、メンテナンス性がよい。

１０ 電子機器
２０ ヒートシンク
２１ 吸熱部
２２ フィン
２２ａ 補助フィン
２４ 低丈部
２５ 吸熱用突起
２９ 放熱部
３０ 筐体
４０ 基板
４４ 回路素子
５０ 送風機
６０ 蓋体
６２ 蓋体
７０ ヒートシンク
７２ フィン
８０ ヒートシンク
８１ 平行フィン
８２ フィン
８４ 低丈部
８５ 補助フィン
９０ ヒートシンク
９２ フィン
９４ 切削部
９５ 送風機取付部
９６ 低丈部
９７ 放熱ピラー

Claims (15)

1. 複数の回路素子と、前記回路素子が配置される基板と、前記基板を収容する筐体と、前記筐体に取り付けられたヒートシンクと、を備える電子機器であって、
   前記ヒートシンクは、前記筐体の内部において前記回路素子の少なくとも１つから吸熱する吸熱部と、前記筐体の外部に露出する放熱部と、を有し、
   前記放熱部には少なくとも１つの送風機取付部が設けられており、
   前記送風機取付部に、前記放熱部に対して送風を行う送風機が取り付けられる、電子機器。
2. 前記送風機と、前記放熱部との間には隙間が設けられる、請求項１に記載の電子機器。
3. 前記送風機取付部に、前記送風機に対して電力供給を行うための電源コネクタが設けられる、請求項１に記載の電子機器。
4. 前記放熱部において前記送風機取付部と隣接した位置に、前記送風機に対して電力供給を行うための電源コネクタが設けられる、請求項１に記載の電子機器。
5. 前記放熱部には複数の放熱用突起が設けられており、前記放熱用突起は、前記送風機取付部から放射状に広がるように配置される、請求項１に記載の電子機器。
6. 前記放熱部に、複数のフィンと、複数の放熱ピラーとが設けられており、
   複数の前記フィンは、それぞれ第１の方向に延びており、かつ、前記第１の方向と交差する第２の方向に並んでおり、
   複数の前記放熱ピラーは、前記送風機取付部に対して前記第２の方向に位置する領域に配置されており、
   複数の前記放熱ピラーのそれぞれは互いに、前記第１の方向および前記第２の方向に間隔を空けて配置されている、請求項１に記載の電子機器。
7. 前記放熱ピラーが配置されている領域に対して前記第１の方向に位置する前記フィンは、前記送風機取付部に対して前記第１の方向に位置する前記フィンよりも大きな厚みを有する、請求項６に記載の電子機器。
8. 前記放熱部には複数の放熱用突起が設けられており、
   前記送風機取付部には、前記放熱用突起よりも高さの低い突起が設けられる、請求項１に記載の電子機器。
9. 前記送風機取付部には、前記送風機に代えて放熱体を取り付け可能である、請求項１に記載の電子機器。
10. 前記放熱部のうち、前記送風機取付部を除く領域に、前記筐体から離れる側の面を覆う蓋体が取り付けられる、請求項１に記載の電子機器。
11. 前記ヒートシンクの前記吸熱部と前記放熱部とが分離可能である、請求項１に記載の電子機器。
12. 複数の回路素子と、前記回路素子が配置される基板と、前記基板を収容する筐体と、前記筐体に取り付けられたヒートシンクと、を備える電子機器であって、
    前記ヒートシンクは、前記筐体の内部において前記回路素子の少なくとも１つから吸熱する吸熱部と、前記筐体の外部に露出する放熱部と、を有し、
    前記放熱部には複数の放熱用突起が設けられており、
    前記放熱部に対して、前記筐体から離れた位置に、前記放熱部に対して送風を行う送風機が設けられており、
    前記放熱用突起の高さが、前記送風機に臨む位置から、前記筐体の側面に近づくほど低くなるように設計されている、電子機器。
13. 前記複数の放熱用突起に対して、前記筐体から離れる側で前記放熱用突起を覆う蓋体が取り付けられており、
    前記蓋体の、前記放熱用突起側の面に、前記送風機が取り付けられる、請求項１２に記載の電子機器。
14. 前記蓋体の前記放熱用突起側の面に沿って、前記送風機に対して電力供給を行うための電源ケーブルが配置される、請求項１３に記載の電子機器。
15. 前記ヒートシンクの前記吸熱部と前記放熱部とが分離可能である、請求項１２に記載の電子機器。
    

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