JP4283302B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、発熱素子により発生する熱気を筐体外部に排出する電子装置に関する。

従来より、筐体内の発熱素子が発生する熱を放熱する筐体の構造やヒートシンクが知られている。ヒートシンクでは、放熱効果を高めるために、体積又は表面積を大きくする構造や、筐体と接する面を当該筐体と密着させるために平面化する構造が知られている。

例えば、特許文献１では、電子装置を構成する筐体の壁部内面に発熱部品が熱的に接続され、発熱部品近傍の筐体壁部に通気孔が設けられている冷却性電子装置が開示されている。

また、特許文献２では、ノート型パーソナルコンピュータのＣＰＵの表面に、ヒートシンクの一端を取り付けてＣＰＵの熱をパーソナルコンピュータ外部に放熱する技術が知られている。このヒートシンクには、放熱方向に沿って並列に複数の放熱用溝が形成されている。
特開２００４−３４９５６０号公報 特開２００１−２９１８０６号公報

しかしながら、特許文献１の冷却性電子装置は、筐体の底部に通気孔が設けられており、発熱部品で暖められた空気（熱気）は上昇するために、冷却性電子装置の内部に熱気がこもりやすい。また、発熱部品で暖められた空気を直接装置外へ排出しないので、冷却性電子装置の内部に熱気がこもりやすい。

特許文献２は、ノート型パーソナルコンピュータの中央部に設けられたＣＰＵの熱を左右に延びる金属板体（ヒートシンク）でパーソナルコンピュータ外壁の開口部に放熱するが、この技術でもＣＰＵで暖められた空気を直接装置外へ排出しないので、パーソナルコンピュータ内部に熱気がこもりやすい。また、ノート型パーソナルコンピュータでは、ユーザに薄さ（例えば２〜３ｃｍ）を要求されるため、ＣＰＵとパーソナルコンピュータ外壁の開口部とを接続するヒートシンクは最適かもしれないが、例えば、３ｃｍを超える高さのある装置では、特許文献２の技術でも装置内部に熱気がこもりやすい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされてものであり、発熱素子により発生する熱気を筐体外部に容易に排出することができる電子装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電子装置は、基板に載置される発熱素子と、筐体の底部に対して鉛直方向に配置され、且つ通風孔を有する前記筐体の側板に近接して配置される放熱部材であって、前記放熱部材の下部から前記放熱部材の上部に向けて垂直に延びる溝部と、前記筐体の側板の通風孔に対応する位置に設けられると共に前記溝部に沿って前記放熱部材の上部に設けられる貫通孔部とを有する放熱部材とを備え、前記発熱素子の上方に前記溝部又は貫通孔部が配置されるように前記放熱部材が設けられてなり、且つ前記放熱部材は、前記貫通孔部の内周面に、前記貫通孔部の内径が筐体内部から筐体外部に向けて大きくなるような勾配が形成されている、構成としている。

かかる構成によれば、発熱素子により発生する熱気は溝部に沿って貫通孔部に導かれるので、発熱素子により発生する熱気を筐体外部に容易に排出することができる。

本発明によれば、発熱素子により発生する熱気は溝部に沿って貫通孔部に導かれるので、発熱素子により発生する熱気を筐体外部に容易に排出することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電子装置の車両への搭載例を示す斜視図である。

同図において、５１は助手席、５２は運転席、５３はウインドシールド、５４はスピーカ、１は電子装置としての車両搭載用情報提供装置である。車両搭載用情報提供装置１は、例えばカーナビゲーション装置、オーディオ機器及びチューナー等を備えている。

車両搭載用情報提供装置１は、運転席５１と助手席５２との前に配置されるフロントインパネ２の中央部に配置されており、フロントインパネ２に対して密着して嵌め込まれている。このように、車両搭載用情報提供装置１は気密状態にあるため、車両搭載用情報提供装置１の内部に配置された様々な発熱素子等から熱が発生し、熱気がこもりやすくなっている。

図２は、放熱部材を含む車両搭載用情報提供装置１の外観を後部から見た斜視図である。

同図に示すように、車両搭載用情報提供装置１は、箱状の筐体で構成されており、筐体は、天板１０１、右側板１０２と、背面板１０３とを備えている。背面板１０３には、電源やケーブルなどの差し込み口が設けられている。右側板１０２には、後述するヒートシンクの凸部を露出するための窓１０４，１０５が設けられている。窓１０４，１０５は筐体内部にこもった熱気を筐体外部に放出するために設けられている。

図３は、右側板１０２とヒートシンクとの配置関係を示す図である。

同図に示すようにヒートシンク２００は、例えば、アルミニウム又は銅のような熱伝導性の高い素材で構成されている。また、ヒートシンク２００の裏面には凸部２５１，２５２が形成されている。この凸部２５１，２５２は、それぞれ右側板１０２の窓１０４，１０５に嵌め込まれて、外気に触れるように構成されている。また、後述するように、凸部２５１には、複数の貫通孔２０３が設けられており、貫通孔２０３からヒートシンク２００の下部に向けて垂直に複数の溝２１５が形成されている。凸部２５２には、複数の貫通孔２０２が設けられており、貫通孔２０２からヒートシンク２００の下部に向けて垂直に複数の溝２１４が形成されている。

図４は、ヒートシンク２００の表面及び基板に発熱素子が取り付けられている状態を示す図である。

図４に示すように、ヒートシンク２００は、基板４００の右端に、筐体の右側板１０２に近接して配置されると共に基板４００又は不図示の筐体の底部に対して鉛直方向に配置される。

ヒートシンク２００の下部には、第１の発熱素子３０１、第２の発熱素子３０２及び第３の発熱素子３０３が、例えばシリコン接着剤等で接着された上でネジ止めされている。さらに、第１の発熱素子３０１、第２の発熱素子３０２及び第３の発熱素子３０３は、図４に示すように複数の脚を備え、この複数の脚が基板４００に半田付けされている。

第１の発熱素子３０１、第２の発熱素子３０２及び第３の発熱素子３０３は、パワーＩＣ、システムレギュレータ、又はレギュレータ等で構成されている。

図５（Ａ）は、ヒートシンク２００の表面の構成図であり、（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

図５（Ａ）に示すように、ヒートシンク２００は、ヒートシンクの下部に設けられた、第１の発熱素子を取り付けるための第１領域２０４と、当該発熱素子からヒートシンクの上部に向けて垂直に延びる溝２０１と、筐体の右側板１０２の窓１０５に対応する位置に設けられると共に溝２０１に沿って放熱部材の上部に設けられる貫通孔２０２とを備えている。さらに、ヒートシンク２００は、ヒートシンクの下部に設けられた、第２の発熱素子及び第３の発熱素子を取り付けるための第２領域２０５と、筐体の右側板１０２の窓１０４に対応する位置に設けられると共に第２の発熱素子及び第３の発熱素子からの熱気を筐体外部に放出するための貫通孔２０３と、第２の発熱素子及び第３の発熱素子から上昇する熱気を上方に逃がさずに貫通孔２０３へと導く突出部２０６と、第２又は第３の発熱素子をネジ止め用するためのネジ孔２０７と、ケーブル配線用の貫通孔２０８とを備えている。

貫通孔２０２は、凸部２５２に対応する位置に複数個形成され（即ち、ヒートシンク２００の裏面から見ると凸部２５２上に複数個形成されている）、複数個の貫通孔２０２は、スリット状に配置されている。貫通孔２０３，２０８及びネジ孔２０７は、凸部２５１に対応する位置に複数形成されている。また、溝２０２は、ヒートシンク２００上に複数形成されており、これらの溝もスリット状に配置されている。

溝２０１は、第１の発熱素子の上方に形成されており、第１の発熱素子から発生される熱気を煙突効果により貫通孔２０２に導く機能を有する。貫通孔２０２は、第１の発熱素子から発生される熱気を筐体外部に直接排出する機能を有し、貫通孔２０３及び２０８は、第２及び第３の発熱素子から発生される熱気を筐体外部に直接排出する機能を有する。

また、図５（Ｂ）に示すように、貫通孔２０２の上部２１０ａには、貫通孔２０２の内径が筐体内部から筐体外部に向けて大きくなるように、勾配が設けられている。さらに、図５（Ｃ）に示すように、貫通孔２０３の上部にも、貫通孔２０３の内径が筐体内部から筐体外部に向けて大きくなるように、勾配が設けられている。このような勾配を貫通孔２０２及び貫通孔２０３に設けることにより、熱気は斜面を伝わって筐体外部に案内されるので、発熱素子から発生される熱気を筐体外部に排出し易くできる。

ここでは、貫通孔２０２の上部２１０ａ及び貫通孔２０３の上部にのみ勾配が設けられているが、貫通孔２０２及び貫通孔２０３の内周面に、貫通孔２０２及び貫通孔２０３の内径が筐体内部から筐体外部に向けて大きくなるように、それぞれ勾配を設けるようにしてもよい。こうすることで、発熱素子から発生される熱気を筐体外部に、より排出し易くできる。

図６は、ヒートシンク２００の裏面の構成図である。

ヒートシンク２００の裏面には、凸部２５２，２５１が形成されており、その凸部２５２，２５１上にそれぞれ貫通孔２０２，２０３が形成されている。また、同図に示すように、ヒートシンク２００の裏面には、ヒートシンク２００の底部から貫通孔２０２，２０３に向けて垂直に溝２１４，２１５がそれぞれ形成されている。溝２１４，２１５もまた、複数本形成されている。

このように、発熱素子が直接取り付けられていないヒートシンク２００の裏面にも溝２１４，２１５を形成するのは、発熱素子が発生する熱はヒートシンク２００の裏面にも伝導し、ヒートシンク２００の裏面と右側板１０２との間に生じるわずかな空間に存在する空気が熱せられ、熱気となるため、この熱気を筐体外部に効率良く排出するためである。

図７（Ａ）は、ヒートシンク２００の表面の変形例の構成図であり、（Ｂ）は図７（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図８は、第１の発熱素子３０１から発生される熱気の流れを示す模式図である。

図７（Ａ）に示すヒートシンク２００の表面には、貫通孔２０２の上部にひさし状の突起２６０が設けられている。図７（Ｂ）に示すように、この突起２６０の底部２６１は、筐体内部から筐体外部に向けて上昇するような勾配を有する。この突起２６０は、ヒートシンク２００と別体で構成されており、貫通孔２０２の上部に接着、溶接、半田付け、又はネジ止め等により固定されている。また、突起２６０は、プレス加工等によりヒートシンク２００と一体で形成されていてもよい。

図８に示す符号４０１は、車両搭載用情報提供装置１に内蔵される機器であり、例えば、オーディオ機器やチューナー等である。機器４０１が、ヒートシンク２００に近接して基板４００上に配置されている。

以上のように、貫通孔２０２の上部にひさし状の突起２６０が設けられ、この突起２６０の底部２６１は、筐体内部から筐体外部に向けて上昇するような勾配を有するので、図８に示すように、第１の発熱素子３０１から発生される熱気は上昇して、突起２６０の底部２６１にあたり、貫通孔２０２に導かれ、筐体外部に効率良く排出される。

図９は、図２の車両搭載用情報提供装置１の変形例を示す斜視図である。図１０は図９の車両搭載用情報提供装置の部分断面図であり、装置内部の空気の流れを示す。

図９では、図２の車両搭載用情報提供装置の構成と異なる点は、熱気を効率的に筐体外部に排出するために、背面板１０３の上部に冷却ファン１０６が設けられていることである。

この場合、図１０に示すように、筐体内にこもった熱気は、冷却ファン１０６を介して筐体外部に排出される。冷却ファン１０６に加えて、貫通孔２０２及び貫通孔２０３がヒートシンク２００に設けられているため、筐体内部の空気の循環又は空気の対流が生じやすく、ヒートシンク２００の効率的な冷却が可能となる。

尚、筐体に取り付けられる冷却ファンの数は１つに限定されるものではなく、複数個であってもよい。これにより、筐体内部の空気の循環又は空気の対流をより生じやすくすることができる。

また、図９では、冷却ファン１０６は、背面板１０３の上部に設けられていたが、例えば、筐体の左側板に設けてもよい。冷却ファン１０６の取り付け位置は、筐体内部の空気の循環又は空気の対流が生じやすくできる位置であればよい。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、ヒートシンク２００は、車両搭載用情報提供装置１の筐体の底部に対して鉛直方向に配置され、且つ窓１０４，１０５を有する筐体の右側板１０２に近接して配置され、ヒートシンク２００の下部に設けられた第１〜第３の発熱素子からヒートシンク２００の上部に向けて垂直に延びる溝２０１，２１４，２１５と、筐体の右側板１０２の窓１０４，１０５に対応する位置に設けられると共に溝２０１，２１４，２１５に沿ってヒートシンク２００の上部に設けられる貫通孔２０２，２０３とを備えるので、第１〜第３の発熱素子により発生する熱気は２０１，２１４，２１５に沿って貫通孔２０２，２０３に導かれ、第１〜第３の発熱素子により発生する熱気を筐体外部に容易に排出することができる。

また、ヒートシンク２００に貫通孔２０２，２０３を設けたので、ヒートシンクの軽量化を図ることができる。さらにヒートシンク２００に溝２０１，２１４，２１５を設けているので、ヒートシンク２００の表面積が増加し、ヒートシンク２００の放熱効果の向上を図ることができる。

また、ヒートシンク２００は、筐体の右側板１０２の窓１０４，１０５に嵌め込まれる凸部２５１，２５２を備え、貫通孔２０２，２０３はそれぞれ凸部２５２，２５１上に形成されているので、第１〜第３の発熱素子により発生する熱気を筐体外部により効果的に排出することができる。

また、熱気の発生を抑制するために、第１〜第３の発熱素子に直接冷却ファンを取り付ける構成にしてもよい。

また、上記実施の形態では、ヒートシンク２００は筐体の右側板１０２近傍に配置されていたが、これに限らず、左側板近傍に配置されていてもよい。この場合、ヒートシンク２００の裏面の凸部２５１，２５２が筐体の左側板の２つの窓に嵌め込まれるように、ヒートシンク２００と左側板を形成する。

さらに、熱気を効率的に筐体外部に排出するために、筐体の天板１０１に換気孔を形成してもよい。この場合、筐体の天板１０１における、第１〜第３の発熱素子の上方の位置に換気孔を形成すると、熱気をより効率的に筐体外部に排出することが可能になる。

また、溝２０１及び溝２１４，２１５の断面形状は、Ｕ字形、コの字型、Ｖ字形のいずれであってもよい。

さらに、上記実施の形態では、ヒートシンク２００の表面の貫通孔２０２の上部にひさし状の突起２６０を設けたが、図１１に示すように筐体の天板１０１から垂下されるように、天板１０１にひさし状の突起２６０を設けてもよい。この突起２６０の底部２６１もまた、筐体内部から筐体外部に向けて上昇するような勾配を有する。また、突起２６０は、筐体の天板１０１に接着、溶接、半田付け、又はネジ止め等により固定してもよく、プレス加工等により筐体の天板１０１と一体で形成されていてもよい。このように、筐体の天板１０１から垂下されるように、天板１０１にひさし状の突起２６０を設けても、発熱素子から発生される熱気を筐体外部に、より排出し易くできる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。

本発明の実施の形態に係る電子装置の車両への搭載例を示す斜視図である。 放熱部材を含む、電子装置としての車両搭載用情報提供装置の外観を後部から見た斜視図である。 筐体の右側板とヒートシンクとの配置関係を示す図である。 ヒートシンクの表面及び基板に発熱素子が取り付けられている状態を示す図である。 （Ａ）は、ヒートシンクの表面の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 ヒートシンクの裏面の構成図である。 （Ａ）は、ヒートシンクの表面の変形例の構成図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。 第１の発熱素子から発生される熱気の流れを示す模式図である。 図２の車両搭載用情報提供装置の変形例を示す斜視図である。 図９の車両搭載用情報提供装置の部分断面図である。 筐体の天板から垂下される突起の模式図である。

符号の説明

１ 車両搭載用情報提供装置
２ フロントインパネ
５１ 助手席
５２ 運転席
５３ ウインドシールド
１０１ 天板
１０２ 右側板
１０３ 背面板
１０４，１０５ 窓
１０６ 冷却ファン
２００ ヒートシンク
２０１，２１４，２１５ 溝
２０２，２０３，２０８ 貫通孔
２０４ 第１領域
２０５ 第２領域
２０６ 突出部
２０７ ネジ孔
２５１，２５２ 凸部
３０１ 第１の発熱素子
３０２ 第２の発熱素子
３０３ 第３の発熱素子

Claims (7)

1. 基板に載置される発熱素子と、
   筐体の底部に対して鉛直方向に配置され、且つ通風孔を有する前記筐体の側板に近接して配置される放熱部材であって、前記放熱部材の下部から前記放熱部材の上部に向けて垂直に延びる溝部と、前記筐体の側板の通風孔に対応する位置に設けられると共に前記溝部に沿って前記放熱部材の上部に設けられる貫通孔部とを有する放熱部材とを備え、
   前記発熱素子の上方に前記溝部又は貫通孔部が配置されるように前記放熱部材が設けられてなり、且つ前記放熱部材は、前記貫通孔部の内周面に、前記貫通孔部の内径が筐体内部から筐体外部に向けて大きくなるような勾配が形成されていることを特徴とする電子装置。
2. 前記発熱素子の上方であり且つ前記貫通孔部の上部に突起が設けられていることを特徴とする請求項１記載の電子装置。
3. 前記突起は、前記筐体の内部から外部に向けて上昇する勾配を有することを特徴とする請求項２記載の電子装置。
4. 前記放熱部材は、さらに、前記発熱素子が取り付けられている放熱部材の面の反対側の面にも、前記溝部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電子装置。
5. 前記放熱部材は、前記筐体の側板の通風孔に嵌め込まれる突出部を備え、前記貫通孔部は、当該突出部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電子装置。
6. 前記放熱部材は、前記溝部及び前記貫通孔部をそれぞれ複数備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の電子装置。
7. 前記筐体の側板又は背面板に換気装置が取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の電子装置。

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