JP6326772B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子装置に関する。

従来、図８に示すように、電子装置中の発熱部品１を放熱させるために、発熱部品１の上面と電子装置の平板状の金属筐体３との間に従来のヒートシンク構造体である平板状の放熱シート２を取り付け、発熱部品１により発された熱を放熱シート２を介して金属筐体３に伝達することにより空気中へ放散する。

なお、以上本発明についての従来技術を、出願人の知得した一般的な技術情報に基づいて説明したが、出願人の記憶する範囲において、出願前までに先行技術文献情報として開示すべき情報を出願人は有していない。

しかしながら、例えば、図９に示すように、発熱部品１の上面が平坦面でない曲面となる場合、平板状の放熱シート２が一定の可撓性を持っているとしても曲面の最上部にしか接触しないので、放熱シート２と発熱部品１との接触面積が小さくなり、発熱部品１の効率のよい放熱が図りにくくなる。

また、変形された放熱シート２は、その最上部だけが平板状の金属筐体３に接触するので、放熱シート２と金属筐体３との接触面積が小さくなり、発熱部品１から放熱シート２に伝達される熱の金属筐体３へ伝達効率も悪くなるため、発熱部品１の効率のよい放熱が一層図りにくくなる。

本発明は、上述の問題を解決するためになされものであり、形状の複雑な発熱部品であっても効率のよい放熱が可能な電子装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面は、電子装置であって、前記電子装置は、基板と、前記基板に取り付けられた発熱部品と、ヒートシンク及び変形可能な放熱シートからなるヒートシンク構造体と、平板状の金属筐体とを含み、前記発熱部品の前記基板との反対側の外表面の少なくとも一部には、前記放熱シートが密着されており、前記ヒートシンクは前記放熱シートを介して前記発熱部品の一部を囲み覆い、前記ヒートシンクは前記金属筐体に取り付けられ、前記発熱部品の前記外表面は非平坦面であることを特徴とする。

本発明の第２の局面は、第１の局面に係る電子装置において、前記ヒートシンクは、二つの側壁と前記金属筐体に取り付けられる平板状の主体部を備え、二つの前記側壁は前記主体部の対向する両端から前記金属筐体との反対側へ延び、前記主体部と二つの側壁は、前記放熱シートを介して前記外表面と当接する。

本発明の第３の局面は、第２の局面に係る電子装置において、前記側壁は、湾曲状又は平板状であり、前記主体部と所定の角度を成している。

本発明の第４の局面は、第３の局面に係る電子装置において、前記側壁の端部が折り曲げられて湾曲部を形成し、該湾曲部は前記放熱シートを介して前記外表面と当接する。

本発明の第５の局面は、第２〜４の局面のいずれかに係る電子装置において、前記ヒートシンクの前記主体部には、ねじが１つ又は２つ以上取り付けられている。

本発明の第６の局面は、第１の局面に係る電子装置において、前記発熱部品が２個以上である場合、前記ヒートシンクの数は、前記発熱部品の数と同じ又はそれより少ないであり，前記放熱シートは一枚以上である。

本発明の第７の局面は、第２〜６の局面のいずれかに係る電子装置において、前記ヒートシンクは、熱伝導性が高い材料で形成される。

本発明の第８の局面は、第１〜７の局面のいずれかに係る電子装置において、前記電子装置は、スイッチング電源であり、前記発熱部品はトランスである。

本発明の第９の局面は、第８の局面に係る電子装置において、前記トランスは、前記基板に取り付けられたベースと前記ベース内に取り付けられた発熱部を備え、前記発熱部は、前記ベースから前記基板との反対側へ突出する突出部を有し、前記放熱シートは、突出部の外表面に密着する。

本発明の第１０の局面は、第９の局面に係る電子装置において、前記突出部の外表面は、曲面、又は曲面と平面の組み合わせでなる面、又は二つ以上の平面の組み合わせでなる面である。

本発明の電子装置によれば、形状の複雑な発熱部品に対しても、ヒートシンク構造体と発熱部品との接触面積を大きくさせることができ、効率よく発熱部品を放熱させることができる。

本実施形態に係るスイッチング電源中のトランスと放熱シートとが分離された状態を模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係るスイッチング電源中のトランスに放熱シートが取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。 トランスに放熱シートが取り付けられた状態を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係るスイッチング電源の、ヒートシンクが取り付けられたケースを模式的に示す斜視図である。 ヒートシンク構造体におけるヒートシンクを模式的に示す斜視図である。 ヒートシンクの断面図である。 トランスとヒートシンクとが当接する状態を模式的に示す断面図である。 トランスとヒートシンクとが当接する状態を模式的に示す断面図である。 トランスとヒートシンクとが当接する状態を模式的に示す断面図である。 従来のヒートシンク構造体が取り付けられた発熱部品の断面図である。 従来のヒートシンク構造体が取り付けられた発熱部品の断面図である。

以下、本発明について、図面を参照しつつより詳細に説明する。本発明では、電子装置として、スイッチング電源が挙げられているが、電子装置はこれに限定されるものなく、他の発熱部品を備える装置であってもよい。また、発熱部品として、トランスが例示されているが、発熱部品はこれに限定されるものではなく、動作の際に発熱する部品であれば、本発明のヒートシンク構造体を適用することができる。

図１は、本実施形態に係るスイッチング電源中のトランスと放熱シートとが分離された状態を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態に係るスイッチング電源中のトランスに放熱シートが取り付けられた状態を模式的に示す斜視図である。図３は、トランスに放熱シートが取り付けられた状態を模式的に示す断面図である。図４は、本実施形態に係るスイッチング電源の、ヒートシンクが取り付けられたケースを模式的に示す斜視図である。図５は、ヒートシンク構造体におけるヒートシンクを模式的に示す斜視図である。図６は、ヒートシンクの断面図である。図７Ａ〜図７Ｃは、トランスとヒートシンクとが当接する状態を模式的に示す断面図である。図８は、従来のヒートシンク構造体が取り付けられた発熱部品の断面図である。図９は、従来のヒートシンク構造体が取り付けられた発熱部品の断面図である。

本発明のスイッチング電源は、基板１０とケース２０とを有する。また、図１に示すように、基板１０の上面には、トランス１１などの各種の発熱部品が取り付けられ、トランス１１は、ベース１１１と、ベース１１１内に取り付けられた発熱部である芯部１１２とを備え、当該芯部１１２は、ベース１１１から基板１０との反対側へ突出する突出部１１３を有する。トランス１１の発熱部が芯部１１２であるので、説明の便宜上、芯部１１２の突出部１１３の上面をトランスの上面（トランスの基板１０との反対側にある外表面）と称する。図１に示すように、トランス１１の上面は平面ではなく曲面となる。また、トランス１１の上面の形状は、これに限定されるものではなく、曲面と平面の組み合わせからなる面であってもよく、又は二つ以上の平面の組み合わせからなる面であってもよい。また、本発明では、二つのトランス１１を例示したが、トランス１１の数はこれに限れず、1つ又は３つ以上が設置されてもよい。また、本発明では、トランス１１はベース１１１を備えているが、ベース１１１を備えなくてもよく、このような場合も、ベース１１１を備えている場合と同様の放熱効果を得ることができる。

図１に示すように、トランス１１を放熱させるためには、トランス１１の基板１０との反対側にある外表面（上面）に放熱シート１２を設ける必要がある。当該放熱シート１２は、変形可能な部材であり、図２に示すように、当該放熱シート１２がトランス１１を覆った後、その形状がトランス１１の突出部１１３の形状に合わせて適宜に変形することができる。しかしながら、当該放熱シート１２が可撓性を有しても、図３に示すように、トランス１１の突出部１１３の上面の形状が複雑な場合には、放熱シート１２がトランス１１の突出部１１３の最上部にしか接触できず、トランス１１の突出部１１３の側面と十分に接触することができない。このような場合に、図示してはいないが、変形された放熱シート１２を図８に示すように平板状の金属筐体と直接接触させると、放熱シート１２の一部だけが金属筐体と接触するので、トランスの放熱効果に深刻な影響を与えてしまう。

また、図１、図２には、１枚の放熱シート１２で２つのトランス１１を覆う状況を示したが、これに限らず、トランス１１の数と同数の放熱シートを使用して、各々のトランス１１をそれぞれ覆ってもよい。

図４に示すように、ケース２０は、１枚の平板状の金属板の両端を同一方向に折り曲げることにより形成され、主体部２０１と、主体部２０１に垂直する２つの側壁２０２とを含む。ケース２０の１つの側壁２０２（本発明の金属筐体に相当する）の内表面には、２つのヒートシンク１３が取り付けられているが、ヒートシンク１３を１つのみ取り付けてもよい。すなわち、本発明において、ヒートシンク１３の数は、トランス１１の数と同数であってもよく、トランス１１の数より少なくても良い。

ヒートシンク１３は、トランス１１の形状に対応する形状を有する。本発明において、ヒートシンク１３は、例えば、アルミなどの熱伝導率の高い材料で製造された平板状の金属板の両端を折り曲げることにより形成され、平板状の主体部１３１と、主体部１３１に垂直する２つの側壁１３２を含み、側壁２０２の内表面に取り付けられた場合、その２つの側壁１３２が主体部１３１の対向する両端から側壁２０２との反対側へ延びる。基板１０をケース２０に取り付けた場合に、ヒートシンク１３の主体部１３１及び２つの側壁１３２は、放熱シート１２を介してトランス１１の突出部１１３と当接して、放熱シート１２を突出部１１３の基板１０との反対側にある外表面に密着させることができる。側壁１３２は、図５に示すようにさらに折り曲げられて湾曲部１３３を形成するが、折返部１３４は側壁１３２に密着してもよく、側壁１３２との間に一定の距離を持っても良い。湾曲部１３３を用いて放熱シート１２を押圧することにより、放熱シート１２とトランス１１の突出部１１３との接触面積を増大させることができるほか、放熱シート１２とヒートシンク１３との接触面積を増大させることができる。また、主体部１３１は、平板状のものであるので、ヒートシンク１３をケース２０に固定した時のヒートシンク１３とケース２０との有効接触面積を確保できるため、トランス１１の放熱効果を向上することができる。ヒートシンク１３は、他の形状のヒートシンクを採用してもよく、例えば、平板状の側壁１３２が主体部１３１に垂直でなくてもよく、又は、平板状の側壁１３２が湾曲状などに形成されてもよい。側壁１３２が主体部１３１と所定の角度を成すようにすることにより、側壁１３２と放熱シート１２との接触面積をさらに増大させるとともに、放熱シート１２とトランス１１の突出部１１３との接触面積をさらに増大させることができる。つまり、ヒートシンク１３は、放熱シート１２とトランス１１の突出部１１３との接触面積の増大に有利であれば、任意な形状に形成してもよい。

ヒートシンク１３の平板状の主体部１３１には２つのねじ穴が設けられ、ヒートシンク１３の平板状の主体部１３１が２つのねじによりケース２０の一方の側壁２０２の内表面に固定される。これにより、ヒートシンク１３の傾斜によりヒートシンク１３と側壁２０２との接触面積が小さくなり、ヒートシンク１３からケース２０への熱の伝達効率が低下することを防ぐことができる。また、ヒートシンク１３をより安定的に側壁２０２に固定するために、主体部１３１に３つ以上のねじ穴を設けて、３つ以上のねじで取り付けてもよい。主体部１３１に1つのねじ穴を設けて、１つのねじで取り付けても良い。

以下、トランス１１が取り付けられた基板１０をケース２０に取り付ける装着方法について説明する。

図４に示すようなケース２０の内部に、図２に示すようなトランス１１が取り付けられた基板１０を、ケース２０の側壁２０２と略平行に差込む。このとき、トランス１１を、側壁２０２に取り付けられたヒートシンク１３に対向するようにする。さらに、基板１０をヒートシンク１３が取り付けられた側壁２０２（本発明の金属筐体に相当する）へ押圧することにより、トランス１１の突出部１１３をヒートシンク１３の２つの側壁１３２の間に入り込ませることにより、ヒートシンク１３が上述のトランス１１の一部を囲み覆うようにする。最終的に、図７Ａに示すように、ヒートシンク１３の主体部１３１が放熱シート１２を介してトランス１１の突出部１１３の最上部と当接し、２つの側壁１３２が放熱シート１２を介してトランス１１の突出部１１３の側面と当接することにより、放熱シート１２をトランス１１の突出部１１３に密着させる。これにより、放熱シート１２とトランス１１の突出部との接触面積を増大させて、トランス１１の放熱効果を向上することができる。

また、図７Ｂは、他の形態のヒートシンク１３が放熱シート１２を介して突出部１１３と当接する時の状態を模式的に示す断面図である。図７Ｂに示すようなヒートシンク１３の湾曲部１３３により、ヒートシンク１３と放熱シート１２との接触面積をさらに増加することができ、トランス１１の放熱効果を向上することができる。

また、図７Ａに示すような２つのヒートシンク１３を一体と形成した、図７Ｃに示すようなヒートシンク１３を用いて放熱シート１２を押圧してもよい。

また、上述の実施形態において、突出部１１３が規則的な曲面（円弧面）を有し、かつ放熱シート１２が突出部１１３の外表面全部に密着する場合について説明したが、突出部１１３の形状が規則的な曲面ではない場合、放熱シート１２が突出部１１３の外表面の一部のみに密着するが、上述したヒートシンク１３を使用すれば、依然として放熱シート１２と突出部１１３との接触面積を増大させることができる。

以上のように、本発明のスイッチング電源によれば、形状の複雑な発熱部品であっても、ヒートシンク構造体と発熱部品との接触を大きくすることができ、発熱部品の効率のよい放熱を図ることができる。

以上の実施形態で本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、多数の変形や態様が可能であることは自明である。

１ 発熱部品、２，１２ 放熱シート、３ 金属筐体、１０ 基板、１１ トランス、１３ ヒートシンク、２０ ケース、１１１ ベース、１１２ 芯部、１１３ 突出部、１３１，２０１ 主体部、１３２，２０２ 側壁、１３３ 湾曲部、１３４ 折返部。

Claims (9)

1. 電子装置であって、
   前記電子装置は、基板と、前記基板に取り付けられた発熱部品と、ヒートシンク及び変形可能な放熱シートからなるヒートシンク構造体と、平板状の金属筐体とを含み、
   前記発熱部品の前記基板との反対側の外表面の少なくとも一部には、前記放熱シートが密着されており、
   前記発熱部品の前記外表面は非平坦面であり、
   前記ヒートシンクは、二つの側壁と前記金属筐体に取り付けられる平板状の主体部を備えるとともに、前記放熱シートを介して前記発熱部品の一部を囲み覆い、
   前記ヒートシンクは、前記金属筐体に取り付けられ、
   二つの前記側壁は前記主体部の、対向する両端から前記金属筐体との反対側へ延び、
   前記主体部と二つの側壁は、前記放熱シートを介して前記外表面と当接することを特徴とする、電子装置。
2. 前記側壁は、湾曲状又は平板状であり、前記主体部と所定の角度を成している、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記側壁の端部が折り曲げられて湾曲部を形成し、該湾曲部は前記放熱シートを介して前記外表面と当接する、請求項２に記載の電子装置。
4. 前記ヒートシンクの前記主体部には、ねじが１つ又は２つ以上取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子装置。
5. 前記発熱部品が２個以上である場合、前記ヒートシンクの数は、前記発熱部品の数と同じ又はそれより少ないであり、前記放熱シートは一枚以上である、請求項１に記載の電子装置。
6. 前記ヒートシンクは、熱伝導性が高い材料で形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子装置。
7. 前記電子装置は、スイッチング電源であり、前記発熱部品は、トランスである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子装置。
8. 前記トランスは、前記基板に取り付けられたベースと前記ベース内に取り付けられた発熱部を備え、
   前記発熱部は、前記ベースから前記基板との反対側へ突出する突出部を有し、
   前記放熱シートは、突出部の外表面に密着する、請求項７に記載の電子装置。
9. 前記突出部の外表面は、曲面、又は曲面と平面の組み合わせでなる面、又は二つ以上の平面の組み合わせでなる面である、請求項８に記載の電子装置。

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