JP3721010B2 - 電子機器の放熱構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の放熱構造に関し、特に、電子部品が実装されたプリント配線基板を筐体内に備えた電子機器の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子機器の放熱構造は、図４の従来技術の欄に示すように、電子部品２２が実装されたプリント配線基板２３から発生した熱を筐体２１内に対流させるためのファン２４を筐体２１内に備え、筐体２１内の空気をプリント配線基板２３に吹き付けるとともに、筐体２１内の空気を対流させてプリント配線基板２３から発生した熱を放熱していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電子機器の放熱構造においては以下のような問題点が存在していた。
【０００４】
すなわち、第１の問題点として、筐体内にファンを設けているため、ファンの設置のための空間が筐体内に必要となるとともに、ファンにより対流を発生させるため、筐体内に、ファンへの空気の流入空間と、ファンからの空気の排出空間と、ファンから排出された空気がプリント配線基板及び筐体内に達するまでの対流空間と、対流を誘導するための対流誘導構造等を確保することが必要となり、筐体が大型になることが挙げられる。これによって、電子機器の用途や設置場所の選択の幅が狭まるという不具合が生ずる。
【０００５】
また、第２の問題点として、ファンにより発生した空気の流れを放熱に利用しているため、ファンからの空気が直接または間接的に届かない場所や、届いたとしてもファンから離れているために必要な風量が得られない場所が存在し易くなり、これによって、プリント配線基板上に放熱むらが発生し易く、放熱されにくい場所の部品の温度上昇が大きくなり、部品の故障、ひいては装置の故障に繋がることがある。
【０００６】
さらに、第３の問題点として、ファンを利用しているため、空気の対流を発生させるための回転羽根によって風切り音が発生し、騒音が大きくなることがある。これによって、電子機器の用途や設置場所が限定されるという不具合が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の電子機器の放熱構造における問題点に鑑みてなされたものであって、筐体の寸法及び騒音を小さく押さえるとともに、プリント配線基板上に放熱むらが発生し難い電子機器の放熱構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電子部品が実装されたプリント配線基板を筐体内に実装する電子機器の放熱構造であって、前記プリント配線基板を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段を介して前記プリント配線基板を回転させる回転手段と、前記プリント配線基板上に位置し、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導するためのフィンとを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記プリント配線基板は、円板状に形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御するための制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記支持手段は、前記プリント配線基板に固着された回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受であって、前記回転手段は、前記回転軸を回転させる電動機であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記プリント配線基板への電源供給を、前記回転軸のプリント配線基板の電源層と導通させた導電性部分に、電源と電気的に接続され導電性を有する板ばねを接触させることによって行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、前記プリント配線基板のアースを、前記プリント配線基板のグランド層と導通させた、前記プリント配線基板の外周縁に設けた導電性のアースリングに導電性のブラシを接触させることによって行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記プリント配線基板と、前記筐体の外部とのインタフェースを司るマザーボードとの間の種々の情報信号の授受を、前記回転軸に設けられた第１の送受信部と、前記マザーボードに設けられた第２の送受信部との間で、非接触手段を介して行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、前記プリント配線基板上に、第２のプリント配線基板を設け、該第２のプリント配線基板に比較的発熱量の大きい電子部品を実装することを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１記載の発明によれば、プリント配線基板を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段を介して前記プリント配線基板を回転させる回転手段とを有し、プリント配線基板を回転させることができるため、プリント配線基板上及びプリント配線基板の周囲に空気の対流を発生させ、プリント配線基板で発生した熱を効率良く放熱するとともに、筐体内を攪拌し、筐体内の熱を拡散させて放熱することができる。
また、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導するためのフィンを前記プリント配線基板上に設けたため、筐体内にプリント配線基板による空気の流れとは別の空気の流れが発生し、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導することができ、この電子部品の放熱を行うとともに、さらに筐体内の空気を攪拌し、筐体内の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、前記プリント配線基板を円板状に形成することにより、前記筐体の容積を最小限に留めることができる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御することができ、電子部品の放熱、及び筐体内の空気を攪拌による放熱の促進をより効率良く行うことができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御するため、電子部品の放熱、及び筐体内の空気の攪拌による放熱の促進をより安定して行うことができるとともに、回転手段の消費エネルギーを最小限に押さえることができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、本発明にかかる電子機器の放熱構造の好ましい形態の一つとして、前記支持手段を、前記プリント配線基板に固着された回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受とで構成することができ、また、前記回転手段を、前記回転軸を回転させる電動機とすることができ、一般的に使用される部材、機器等によって電子機器の放熱構造を簡易な構成とすることができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、前記プリント配線基板への電源供給を、前記回転軸のプリント配線基板の電源層と導通させた導電性部分に、電源と電気的に接続され導電性を有する板ばねを接触させることによって行うため、簡易な構成により、プリント配線基板が回転していても安定して電源を供給することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、前記プリント配線基板のアースを、前記プリント配線基板のグランド層と導通させた、前記プリント配線基板の外周縁に設けた導電性のアースリングに導電性のブラシを接触させることによって行うため、簡易な構成により、前記プリント配線基板のアースを確実に行うことができる。
【００２６】
請求項８記載の発明によれば、前記プリント配線基板と、前記筐体の外部とのインタフェースを司るマザーボードとの間の種々の情報信号の授受を非接触手段を介して行うため、プリント配線基板が回転していても、プリント配線基板とマザーボード間で情報の授受を確実に行うことができる。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、前記プリント配線基板上に設けた第２のプリント配線基板に比較的発熱量の大きい電子部品を実装したため、前記筐体内の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置し易く、プリント配線基板の回転数を低くしたり、フィンの形状を小さくすること等が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる電子機器の放熱構造の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる電子機器の放熱構造の第１実施例を示す分解斜視図であって、電子機器１００は、筐体１と、電子部品２等を搭載したプリント配線基板３と、マザーボード１２等で構成され、電子機器１００が組み立てられた状態では、図２に示すように、筐体１の内部に電子部品２が配置され、筐体１の上方開口は蓋２０によって覆われる。
【００３０】
プリント配線基板３は、円板状に形成され、基板上にはフィン４が立設される。このフィン４は、プリント配線基板３が回転した時に、電子部品２に空気の流れを誘導しながら、筐体１内の空気を攪拌するのに必要な形状を有し、電子部品２への空気の誘導に適した位置に配置されている。
【００３１】
また、プリント配線基板３の中心部を回転軸５が貫通し、この回転軸５は、図示しない軸受によって支持されて、プリント配線基板３を回転可能に支持する支持手段を構成している。回転軸５は、筐体１の下部に位置する電動機７（回転手段）によって回転し、回転軸５の回転に伴ってプリント配線基板３が回転する。
【００３２】
さらに、プリント配線基板３は、グランド層と導通させた外周縁にアースリング６を備え、このアースリング６に導電性のブラシ１１が接触してプリント配線基板３のアースを確保する。
【００３３】
また、プリント配線基板３上には、温度、風速を測定するためのセンサ８が配置され、センサ８の出力信号はコントロールユニット９に伝送され、プリント配線基板３の回転速度を決める要素、パラメータ、条件として使用される。
【００３４】
コントロールユニット９は、筐体１内のマザーボード１２上に設けられ、センサ８からの情報と、センサ８の作動時の各電子部品２への供給電力、プリント配線基板３の回転状況に基づいて、プリント配線基板３に必要な風量を発生させるための回転軸５の回転数、すなわち電動機７の回転数を随時決定する。
【００３５】
図示しない電源と電気的に接続された導電性の複数の板ばね１０が、回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分に接触するように配置され、プリント配線基板３へ電源を供給する。
【００３６】
また、回転軸５には、第１の送受信部１３が備えられ、筐体１の外部とのインタフェースを司るためのマザーボード１３に設けられた第２の送受信部１４との間で、光または電波等の非接触手段によって、プリント配線基板３とマザーボード１３との間において種々の情報信号の授受を行う。
【００３７】
次に、上記構成を有する電子機器１００の放熱構造の動作について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３８】
図２において、回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分に接触した導電性の複数の板ばね１０から、プリント配線基板３へ電源が供給されると、各電子部品２が稼動し始め、回転軸５に設けられた第１の送受信部１３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１２に設けられた第２の送受信部１４との間で、電子機器１００としての機能を果すための種々の情報信号が非接触手段を介して授受される。
【００３９】
各電子部品２が稼動し始めると同時に、プリント配線基板３上に配置されたセンサ８は、プリント配線基板３の回転速度を決める要素、パラメータ、条件として使用される風速の情報を随時収集し始め、収集された情報は、種々の情報信号と同様に、第２の送受信部１４を介して、筐体１内に設けられたコントロールユニット９に随時伝送される。
【００４０】
コントロールユニット９では、センサ８からの温度、風速の情報と、センサ８の作動時の各電子部品２への供給電力を基に随時演算を行う。演算の結果、プリント配線基板３に必要な風量を発生させるための電動機７の回転数を随時決定し、電動機７の回転を開始、停止、加速、減速等して制御する。
【００４１】
コントロールユニット９の制御により電動機７が駆動され、回転軸５を介して、プリント配線基板３が、図３における矢印Ｘ方向に回転すると、フィン４によって電子部品２に空気の流れが誘導され、筐体１内の空気が攪拌される。これによって、電子部品２の放熱を行うとともに、筐体１内の空気の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進する。尚、プリント配線基板３自体も回転しているため、プリント配線基板３の表面からの放熱も促進される。
【００４２】
この際、図２に示すように、回転軸５が回転していても、導電性の複数の板ばね１０が回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分と接触しているため、プリント配線基板３への電源供給は行われる。また、プリント配線基板３が回転していても、プリント配線基板３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１３との間の種々の情報信号は、回転軸５に設けられた第１の送受信部１３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１２に設けられた第２の送受信部１４との間で、非接触による、光、または、電波により授受されるため途絶えることがない。
【００４３】
さらに、プリント配線基板３が回転していても、プリント配線基板３のグランド層と導通させた、プリント配線基板３の外周縁に設けた導電性のアースリング６に、筐体１の外部の図示しないアース端子と接続された導電性のブラシ１１が接触しているため、プリント配線基板３のアースを確保することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例では、空冷によるプリント配線基板の放熱、及び筐体内の空気の攪拌に必要な空気の対流をプリント配線基板を回転させることで発生させているため、筐体内へ、ファン等の特別な強制空冷装置を付加する必要がなく、ファンの吸排気に必要な対流スペースを確保すること等が不要であるため、筐体を小型にすることができ、ファンの騒音も発生せず、携帯用の小型装置にも適用することができる。
【００４５】
また、プリント配線基板とマザーボード間のデータの授受を非接触手段を介して行っているため、データの授受を行うためのコネクタや配線ケーブルが不要となり、部品点数を削減できるとともに、電子機器の放熱構造の組み立てを容易に行うことができる。
【００４６】
さらに、電動機の回転数を、コントロールユニットでセンサからの情報等に基づいて演算し、随時制御しているため、消費電力を節約することができる。
【００４７】
図４は、上記本発明にかかる電子機器の放熱構造と従来の電子機器の放熱構造と比較したものであるが、この表より、電子機器及びプリント配線基板からの発熱量が同じで、かつ、これらの温度上昇が略々同じであっても、本発明の方が、筐体の寸法、体積が小さくて済むとともに、発生する騒音が小さくなっていることが分かる。
【００４８】
次に、本発明にかかる電子機器の放熱構造の第２実施例を図５を参照しながら説明する。
【００４９】
本実施例では、プリント配線基板３上にサブプリント配線基板１８が配置され、サブプリント配線基板１８に実装された高発熱電子部品１９が、図３における矢印Ｙ方向の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に設けられている。
【００５０】
高発熱電子部品１９の所要の放熱をするためには、それ以外の電子部品２よりも多くの風量が必要となる。そのため、高発熱電子部品１９を放熱するためにプリント配線基板３の回転数を多くしたり、フィンを増設すると、高発熱電子部品１９以外の電子部品２にとっては必要以上に風量が増大するという問題がある。
【００５１】
そこで、本実施例では、高発熱電子部品１９をプリント配線基板３上に設けたサブプリント配線基板１８に実装し、図３の矢印Ｙ方向の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置しているため、プリント配線基板３の回転数を低くしたり、フィン４の形状を小さくでき、さらに、サブプリント配線基板１８の配置を工夫してフィン４と同じ効果をサブプリント配線基板１８に持たせることで、高発熱電子部品１９のためのフィン４を省略し、それ以外の電子部品２のためのフィン４も削減することができる。
【００５２】
以上説明したように、第２実施例は、前記第１実施例の効果に加えて、プリント配線基板の回転数を少なくし、プリント配線基板寸法を小さくできるとともに、フィンの形状、数量を小さくまたは少なくすることが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、空冷によるプリント基板の放熱及び筐体内の空気の撹拌に必要な空気の対流をプリント基板を回転させることで発生させているため、従来のように、筐体内に対流用のファンを設ける必要がなく、筐体を小型にし、電子機器の用途や設置場所の選択の幅を広げることができる。
【００５４】
また、プリント配線基板の自転により、実装部品には必ず空気の対流が発生するため、プリント配線基板上に放熱むらが発生し難く、プリント配線基板の面積を広くし、筐体内の空間を有効に使うことが可能となり、部品の実装密度を高めることができる。
【００５５】
さらに、プリント配線基板の放熱及び筐体内の空気の攪拌に必要な空気の対流をプリント配線基板を回転させることで発生させているため、従来のように、騒音の原因となっているファンの回転羽根が回転して空気の対流を発生させるときに発生する風切り音が発生せず、騒音を低減することができ、電子機器の用途や設置場所の選択の幅を広げることができる。
また、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導することができ、この電子部品の放熱を行うとともに、さらに筐体内の空気を攪拌し、筐体内の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進することができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、前記プリント配線基板を円板状に形成したため、前記筐体の容積を最小限に留めることができ、よりコンパクトな電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御することにより、電子部品の放熱、及び筐体内の空気を攪拌による放熱の促進をより効率良く行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００５９】
請求項４記載の発明によれば、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御するため、電子部品の放熱、及び筐体内の空気の攪拌による放熱の促進をより安定して行うことができるとともに、回転手段の消費エネルギーを最小限に押さえることが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６０】
請求項５記載の発明によれば、一般的に使用される部材、機器等によって簡易な構成を有する電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６１】
請求項６記載の発明によれば、簡易な構成により、プリント配線基板が回転していても安定して電源を供給することが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６２】
請求項７記載の発明によれば、簡易な構成により、プリント配線基板のアースを確実に行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６３】
請求項８記載の発明によれば、プリント配線基板が回転していても、プリント配線基板とマザーボード間で情報の授受を確実に行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６４】
請求項９記載の発明によれば、比較的発熱量の大きい電子部品から効果的に放熱させることができるため、前記筐体内の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置し易く、プリント配線基板の回転数を低くしたり、フィンの形状を小さくすること等が可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子機器の放熱構造の第１実施例の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から筐体内を見た場合の側面図である。
【図３】図１の矢印Ｂ方向から筐体内を見た場合の平面図である。
【図４】本発明にかかる電子機器の放熱構造と従来の電子機器の放熱構造との比較図である。
【図５】本発明にかかる電子機器の放熱構造の第２実施例の全体構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 筐体
２ 電子部品
３ プリント配線基板
４ フィン
５ 回転軸
６ アースリング
７ 電動機
８ センサ
９ コントロールユニット
１０ 板ばね
１１ ブラシ
１２ マザーボード
１３ 第１の送受信部
１４ 第２の送受信部
１８ サブプリント配線基板
１９ 高発熱電子部品
２０ 蓋
１００ 電子機器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器の放熱構造に関し、特に、電子部品が実装されたプリント配線基板を筐体内に備えた電子機器の放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の電子機器の放熱構造は、図４の従来技術の欄に示すように、電子部品２２が実装されたプリント配線基板２３から発生した熱を筐体２１内に対流させるためのファン２４を筐体２１内に備え、筐体２１内の空気をプリント配線基板２３に吹き付けるとともに、筐体２１内の空気を対流させてプリント配線基板２３から発生した熱を放熱していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電子機器の放熱構造においては以下のような問題点が存在していた。
【０００４】
すなわち、第１の問題点として、筐体内にファンを設けているため、ファンの設置のための空間が筐体内に必要となるとともに、ファンにより対流を発生させるため、筐体内に、ファンへの空気の流入空間と、ファンからの空気の排出空間と、ファンから排出された空気がプリント配線基板及び筐体内に達するまでの対流空間と、対流を誘導するための対流誘導構造等を確保することが必要となり、筐体が大型になることが挙げられる。これによって、電子機器の用途や設置場所の選択の幅が狭まるという不具合が生ずる。
【０００５】
また、第２の問題点として、ファンにより発生した空気の流れを放熱に利用しているため、ファンからの空気が直接または間接的に届かない場所や、届いたとしてもファンから離れているために必要な風量が得られない場所が存在し易くなり、これによって、プリント配線基板上に放熱むらが発生し易く、放熱されにくい場所の部品の温度上昇が大きくなり、部品の故障、ひいては装置の故障に繋がることがある。
【０００６】
さらに、第３の問題点として、ファンを利用しているため、空気の対流を発生させるための回転羽根によって風切り音が発生し、騒音が大きくなることがある。これによって、電子機器の用途や設置場所が限定されるという不具合が生ずる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記従来の電子機器の放熱構造における問題点に鑑みてなされたものであって、筐体の寸法及び騒音を小さく押さえるとともに、プリント配線基板上に放熱むらが発生し難い電子機器の放熱構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、電子部品が実装されたプリント配線基板を筐体内に実装する電子機器の放熱構造であって、前記プリント配線基板を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段を介して前記プリント配線基板を回転させる回転手段と、前記プリント配線基板上に位置し、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導するためのフィンとを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記プリント配線基板は、円板状に形成されることを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御するための制御手段を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、前記制御手段は、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記支持手段は、前記プリント配線基板に固着された回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受であって、前記回転手段は、前記回転軸を回転させる電動機であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、前記プリント配線基板への電源供給を、前記回転軸のプリント配線基板の電源層と導通させた導電性部分に、電源と電気的に接続され導電性を有する板ばねを接触させることによって行うことを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、前記プリント配線基板のアースを、前記プリント配線基板のグランド層と導通させた、前記プリント配線基板の外周縁に設けた導電性のアースリングに導電性のブラシを接触させることによって行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、前記プリント配線基板と、前記筐体の外部とのインタフェースを司るマザーボードとの間の種々の情報信号の授受を、前記回転軸に設けられた第１の送受信部と、前記マザーボードに設けられた第２の送受信部との間で、非接触手段を介して行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、前記プリント配線基板上に、第２のプリント配線基板を設け、該第２のプリント配線基板に比較的発熱量の大きい電子部品を実装することを特徴とする。
【００１８】
そして、請求項１記載の発明によれば、プリント配線基板を回転可能に支持する支持手段と、該支持手段を介して前記プリント配線基板を回転させる回転手段とを有し、プリント配線基板を回転させることができるため、プリント配線基板上及びプリント配線基板の周囲に空気の対流を発生させ、プリント配線基板で発生した熱を効率良く放熱するとともに、筐体内を攪拌し、筐体内の熱を拡散させて放熱することができる。
また、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導するためのフィンを前記プリント配線基板上に設けたため、筐体内にプリント配線基板による空気の流れとは別の空気の流れが発生し、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導することができ、この電子部品の放熱を行うとともに、さらに筐体内の空気を攪拌し、筐体内の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進することができる。
【００１９】
請求項２記載の発明によれば、前記プリント配線基板を円板状に形成することにより、前記筐体の容積を最小限に留めることができる。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御することができ、電子部品の放熱、及び筐体内の空気を攪拌による放熱の促進をより効率良く行うことができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御するため、電子部品の放熱、及び筐体内の空気の攪拌による放熱の促進をより安定して行うことができるとともに、回転手段の消費エネルギーを最小限に押さえることができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、本発明にかかる電子機器の放熱構造の好ましい形態の一つとして、前記支持手段を、前記プリント配線基板に固着された回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受とで構成することができ、また、前記回転手段を、前記回転軸を回転させる電動機とすることができ、一般的に使用される部材、機器等によって電子機器の放熱構造を簡易な構成とすることができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、前記プリント配線基板への電源供給を、前記回転軸のプリント配線基板の電源層と導通させた導電性部分に、電源と電気的に接続され導電性を有する板ばねを接触させることによって行うため、簡易な構成により、プリント配線基板が回転していても安定して電源を供給することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、前記プリント配線基板のアースを、前記プリント配線基板のグランド層と導通させた、前記プリント配線基板の外周縁に設けた導電性のアースリングに導電性のブラシを接触させることによって行うため、簡易な構成により、前記プリント配線基板のアースを確実に行うことができる。
【００２６】
請求項８記載の発明によれば、前記プリント配線基板と、前記筐体の外部とのインタフェースを司るマザーボードとの間の種々の情報信号の授受を非接触手段を介して行うため、プリント配線基板が回転していても、プリント配線基板とマザーボード間で情報の授受を確実に行うことができる。
【００２７】
請求項９記載の発明によれば、前記プリント配線基板上に設けた第２のプリント配線基板に比較的発熱量の大きい電子部品を実装したため、前記筐体内の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置し易く、プリント配線基板の回転数を低くしたり、フィンの形状を小さくすること等が可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる電子機器の放熱構造の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明にかかる電子機器の放熱構造の第１実施例を示す分解斜視図であって、電子機器１００は、筐体１と、電子部品２等を搭載したプリント配線基板３と、マザーボード１２等で構成され、電子機器１００が組み立てられた状態では、図２に示すように、筐体１の内部に電子部品２が配置され、筐体１の上方開口は蓋２０によって覆われる。
【００３０】
プリント配線基板３は、円板状に形成され、基板上にはフィン４が立設される。このフィン４は、プリント配線基板３が回転した時に、電子部品２に空気の流れを誘導しながら、筐体１内の空気を攪拌するのに必要な形状を有し、電子部品２への空気の誘導に適した位置に配置されている。
【００３１】
また、プリント配線基板３の中心部を回転軸５が貫通し、この回転軸５は、図示しない軸受によって支持されて、プリント配線基板３を回転可能に支持する支持手段を構成している。回転軸５は、筐体１の下部に位置する電動機７（回転手段）によって回転し、回転軸５の回転に伴ってプリント配線基板３が回転する。
【００３２】
さらに、プリント配線基板３は、グランド層と導通させた外周縁にアースリング６を備え、このアースリング６に導電性のブラシ１１が接触してプリント配線基板３のアースを確保する。
【００３３】
また、プリント配線基板３上には、温度、風速を測定するためのセンサ８が配置され、センサ８の出力信号はコントロールユニット９に伝送され、プリント配線基板３の回転速度を決める要素、パラメータ、条件として使用される。
【００３４】
コントロールユニット９は、筐体１内のマザーボード１２上に設けられ、センサ８からの情報と、センサ８の作動時の各電子部品２への供給電力、プリント配線基板３の回転状況に基づいて、プリント配線基板３に必要な風量を発生させるための回転軸５の回転数、すなわち電動機７の回転数を随時決定する。
【００３５】
図示しない電源と電気的に接続された導電性の複数の板ばね１０が、回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分に接触するように配置され、プリント配線基板３へ電源を供給する。
【００３６】
また、回転軸５には、第１の送受信部１３が備えられ、筐体１の外部とのインタフェースを司るためのマザーボード１３に設けられた第２の送受信部１４との間で、光または電波等の非接触手段によって、プリント配線基板３とマザーボード１３との間において種々の情報信号の授受を行う。
【００３７】
次に、上記構成を有する電子機器１００の放熱構造の動作について図２及び図３を参照しながら説明する。
【００３８】
図２において、回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分に接触した導電性の複数の板ばね１０から、プリント配線基板３へ電源が供給されると、各電子部品２が稼動し始め、回転軸５に設けられた第１の送受信部１３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１２に設けられた第２の送受信部１４との間で、電子機器１００としての機能を果すための種々の情報信号が非接触手段を介して授受される。
【００３９】
各電子部品２が稼動し始めると同時に、プリント配線基板３上に配置されたセンサ８は、プリント配線基板３の回転速度を決める要素、パラメータ、条件として使用される風速の情報を随時収集し始め、収集された情報は、種々の情報信号と同様に、第２の送受信部１４を介して、筐体１内に設けられたコントロールユニット９に随時伝送される。
【００４０】
コントロールユニット９では、センサ８からの温度、風速の情報と、センサ８の作動時の各電子部品２への供給電力を基に随時演算を行う。演算の結果、プリント配線基板３に必要な風量を発生させるための電動機７の回転数を随時決定し、電動機７の回転を開始、停止、加速、減速等して制御する。
【００４１】
コントロールユニット９の制御により電動機７が駆動され、回転軸５を介して、プリント配線基板３が、図３における矢印Ｘ方向に回転すると、フィン４によって電子部品２に空気の流れが誘導され、筐体１内の空気が攪拌される。これによって、電子部品２の放熱を行うとともに、筐体１内の空気の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進する。尚、プリント配線基板３自体も回転しているため、プリント配線基板３の表面からの放熱も促進される。
【００４２】
この際、図２に示すように、回転軸５が回転していても、導電性の複数の板ばね１０が回転軸５のプリント配線基板３の電源層と導通させた部分と接触しているため、プリント配線基板３への電源供給は行われる。また、プリント配線基板３が回転していても、プリント配線基板３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１３との間の種々の情報信号は、回転軸５に設けられた第１の送受信部１３と、筐体１の外部とのインタフェースを司るマザーボード１２に設けられた第２の送受信部１４との間で、非接触による、光、または、電波により授受されるため途絶えることがない。
【００４３】
さらに、プリント配線基板３が回転していても、プリント配線基板３のグランド層と導通させた、プリント配線基板３の外周縁に設けた導電性のアースリング６に、筐体１の外部の図示しないアース端子と接続された導電性のブラシ１１が接触しているため、プリント配線基板３のアースを確保することができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施例では、空冷によるプリント配線基板の放熱、及び筐体内の空気の攪拌に必要な空気の対流をプリント配線基板を回転させることで発生させているため、筐体内へ、ファン等の特別な強制空冷装置を付加する必要がなく、ファンの吸排気に必要な対流スペースを確保すること等が不要であるため、筐体を小型にすることができ、ファンの騒音も発生せず、携帯用の小型装置にも適用することができる。
【００４５】
また、プリント配線基板とマザーボード間のデータの授受を非接触手段を介して行っているため、データの授受を行うためのコネクタや配線ケーブルが不要となり、部品点数を削減できるとともに、電子機器の放熱構造の組み立てを容易に行うことができる。
【００４６】
さらに、電動機の回転数を、コントロールユニットでセンサからの情報等に基づいて演算し、随時制御しているため、消費電力を節約することができる。
【００４７】
図４は、上記本発明にかかる電子機器の放熱構造と従来の電子機器の放熱構造と比較したものであるが、この表より、電子機器及びプリント配線基板からの発熱量が同じで、かつ、これらの温度上昇が略々同じであっても、本発明の方が、筐体の寸法、体積が小さくて済むとともに、発生する騒音が小さくなっていることが分かる。
【００４８】
次に、本発明にかかる電子機器の放熱構造の第２実施例を図５を参照しながら説明する。
【００４９】
本実施例では、プリント配線基板３上にサブプリント配線基板１８が配置され、サブプリント配線基板１８に実装された高発熱電子部品１９が、図３における矢印Ｙ方向の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に設けられている。
【００５０】
高発熱電子部品１９の所要の放熱をするためには、それ以外の電子部品２よりも多くの風量が必要となる。そのため、高発熱電子部品１９を放熱するためにプリント配線基板３の回転数を多くしたり、フィンを増設すると、高発熱電子部品１９以外の電子部品２にとっては必要以上に風量が増大するという問題がある。
【００５１】
そこで、本実施例では、高発熱電子部品１９をプリント配線基板３上に設けたサブプリント配線基板１８に実装し、図３の矢印Ｙ方向の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置しているため、プリント配線基板３の回転数を低くしたり、フィン４の形状を小さくでき、さらに、サブプリント配線基板１８の配置を工夫してフィン４と同じ効果をサブプリント配線基板１８に持たせることで、高発熱電子部品１９のためのフィン４を省略し、それ以外の電子部品２のためのフィン４も削減することができる。
【００５２】
以上説明したように、第２実施例は、前記第１実施例の効果に加えて、プリント配線基板の回転数を少なくし、プリント配線基板寸法を小さくできるとともに、フィンの形状、数量を小さくまたは少なくすることが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、空冷によるプリント基板の放熱及び筐体内の空気の撹拌に必要な空気の対流をプリント基板を回転させることで発生させているため、従来のように、筐体内に対流用のファンを設ける必要がなく、筐体を小型にし、電子機器の用途や設置場所の選択の幅を広げることができる。
【００５４】
また、プリント配線基板の自転により、実装部品には必ず空気の対流が発生するため、プリント配線基板上に放熱むらが発生し難く、プリント配線基板の面積を広くし、筐体内の空間を有効に使うことが可能となり、部品の実装密度を高めることができる。
【００５５】
さらに、プリント配線基板の放熱及び筐体内の空気の攪拌に必要な空気の対流をプリント配線基板を回転させることで発生させているため、従来のように、騒音の原因となっているファンの回転羽根が回転して空気の対流を発生させるときに発生する風切り音が発生せず、騒音を低減することができ、電子機器の用途や設置場所の選択の幅を広げることができる。
また、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導することができ、この電子部品の放熱を行うとともに、さらに筐体内の空気を攪拌し、筐体内の温度を均一に近づけ、筐体から外気への放熱を促進することができる。
【００５６】
請求項２記載の発明によれば、前記プリント配線基板を円板状に形成したため、前記筐体の容積を最小限に留めることができ、よりコンパクトな電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００５８】
請求項３記載の発明によれば、前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御することにより、電子部品の放熱、及び筐体内の空気を攪拌による放熱の促進をより効率良く行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００５９】
請求項４記載の発明によれば、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御するため、電子部品の放熱、及び筐体内の空気の攪拌による放熱の促進をより安定して行うことができるとともに、回転手段の消費エネルギーを最小限に押さえることが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６０】
請求項５記載の発明によれば、一般的に使用される部材、機器等によって簡易な構成を有する電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６１】
請求項６記載の発明によれば、簡易な構成により、プリント配線基板が回転していても安定して電源を供給することが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６２】
請求項７記載の発明によれば、簡易な構成により、プリント配線基板のアースを確実に行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６３】
請求項８記載の発明によれば、プリント配線基板が回転していても、プリント配線基板とマザーボード間で情報の授受を確実に行うことが可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【００６４】
請求項９記載の発明によれば、比較的発熱量の大きい電子部品から効果的に放熱させることができるため、前記筐体内の空気の流れを放熱上効果的に受けられる位置に配置し易く、プリント配線基板の回転数を低くしたり、フィンの形状を小さくすること等が可能な電子機器の放熱構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電子機器の放熱構造の第１実施例の全体構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の矢印Ａ方向から筐体内を見た場合の側面図である。
【図３】図１の矢印Ｂ方向から筐体内を見た場合の平面図である。
【図４】本発明にかかる電子機器の放熱構造と従来の電子機器の放熱構造との比較図である。
【図５】本発明にかかる電子機器の放熱構造の第２実施例の全体構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１ 筐体
２ 電子部品
３ プリント配線基板
４ フィン
５ 回転軸
６ アースリング
７ 電動機
８ センサ
９ コントロールユニット
１０ 板ばね
１１ ブラシ
１２ マザーボード
１３ 第１の送受信部
１４ 第２の送受信部
１８ サブプリント配線基板
１９ 高発熱電子部品
２０ 蓋
１００ 電子機器
Claims (9)
- 電子部品が実装されたプリント配線基板を筐体内に実装する電子機器の放熱構造であって、
前記プリント配線基板を回転可能に支持する支持手段と、
該支持手段を介して前記プリント配線基板を回転させる回転手段と、
前記プリント配線基板上に位置し、前記プリント配線基板上の特定の電子部品に空気の流れを誘導するためのフィンとを備えることを特徴とする電子機器の放熱構造。 - 前記プリント配線基板は、円板状に形成されることを特徴とする請求項１記載の電子機器の放熱構造。
- 前記プリント配線基板の回転速度を、前記筐体内の所定の位置における温度と、風速と、前記電子部品への供給電力とで制御するための制御手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の電子機器の放熱構造。
- 前記制御手段は、前記プリント配線基板の所要の風量を確保できるように、前記プリント配線基板の回転速度を制御することを特徴とする請求項３記載の電子機器の放熱構造。
- 前記支持手段は、前記プリント配線基板に固着された回転軸と該回転軸を回転可能に支持する軸受であって、
前記回転手段は、前記回転軸を回転させる電動機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。 - 前記プリント配線基板への電源供給を、前記回転軸のプリント配線基板の電源層と導通させた導電性部分に、電源と電気的に接続され導電性を有する板ばねを接触させることによって行うことを特徴とする請求項５記載の電子機器の放熱構造。
- 前記プリント配線基板のアースを、前記プリント配線基板のグランド層と導通させた、前記プリント配線基板の外周縁に設けた導電性のアースリングに導電性のブラシを接触させることによって行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
- 前記プリント配線基板と、前記筐体の外部とのインタフェースを司るマザーボードとの間の種々の情報信号の授受を、前記回転軸に設けられた第１の送受信部と、前記マザーボードに設けられた第２の送受信部との間で、非接触手段を介して行うことを特徴とする請求項１乃至７に記載の電子機器の放熱構造。
- 前記プリント配線基板上に、第２のプリント配線基板を設け、該第２のプリント配線基板に比較的発熱量の大きい電子部品を実装することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電子機器の放熱構造。
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