JP6400635B2 - 電子機器用冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、筐体内に収容された回路基板を冷却するための電気機器用冷却構造に関する。

電子機器は、例えば、工作機械の制御盤に組み込まれ、数値制御装置として用いられる。この種の電子機器は、コンデンサやトランジスタ、電磁コイル等の電子部品が設けられた回路基板が筐体内に収容されて構成される。そして、使用時には前記電子部品に通電がなされ、これに伴って該電子部品が熱を帯びる。温度が上昇することを回避するべくこの熱を逃すため、例えば、特許文献１に記載されるように、回路基板に放熱部材を設けるとともに、該放熱部材に冷却風を供給する冷却用ファンを筐体に設けている。

また、特許文献２には、２個の放熱部材を積層した冷却構造が提案されている。この場合、冷却用ファンを回転させるための駆動機構が不要となるので構成が簡素となるという利点がある。

特開２００９−２９５６２６号公報 実開平５−６９９５３号公報

特許文献２記載の従来技術では、下方及び上方の放熱部材における複数個の円環形状羽根部を同心円状に配置するとともに、下方の放熱部材と上方の放熱部材とをネジによって連結するようにしている。具体的には、下方の放熱部材の円環形状羽根部に雌ネジ部が設けられる一方、上方の放熱部材の下端面に、複数個の雄ネジ部が同心円状に突出形成される。そして、該雄ネジ部が前記雌ネジ部に螺合される。

しかしながら、上記したように複数個の雄ネジ部、雌ネジ部を同心円状に設けることは高度な加工が伴う。例えば、内方の円環状突部にネジを刻設すること、換言すれば、螺旋状の溝を形成する際には、加工工具が外方の円環状突部（雄ネジ部）に干渉することを考慮する必要がある。

また、この場合、雄ネジ部の内周壁と、それよりも内側に位置する円環形状羽根部の外周壁との間にクリアランスが形成される。このクリアランスの存在により、下方の放熱部材から上方の放熱部材への熱伝達が阻害される。このため、電子部品ないし回路基板から熱を効率よく除去することが容易ではない。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、簡素な構成でありながら放熱効率に優れる電子機器用冷却構造を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、回路基板に設けられるとともに筐体内に収容された第１放熱部材と、前記第１放熱部材から伝達された熱を前記筐体の外方に放散する第２放熱部材とを含んで構成される電子機器用冷却構造であって、
前記第１放熱部材は、第１放熱用羽根部を有し、
前記第２放熱部材は、前記筐体内で前記第１放熱用羽根部に嵌合する入熱用羽根部と、前記筐体の外方に露呈した第２放熱用羽根部と、前記入熱用羽根部と前記第２放熱用羽根部との間に介在して前記入熱用羽根部から前記第２放熱用羽根部に熱を伝達するための熱伝達部とを一体的に有する単一部材からなり、且つ前記筐体と別部材であることを特徴とする。

すなわち、本発明においては、回路基板に生じた熱が第１放熱部材に先ず伝達され、さらに、第１放熱部材から第２放熱部材に伝達される。熱は、その後、該第２放熱部材から筐体外に放散される。

ここで、第１放熱部材は第１放熱用羽根部を有し、この第１放熱用羽根部には、第２放熱部材の入熱用羽根部が嵌合する。入熱用羽根部の形状は第１放熱用羽根部の形状に倣っており、このため、両羽根部の羽根同士が山の頂部近傍から谷の底部近傍にわたって良好に密着する。すなわち、熱を供与する第１放熱用羽根部と、熱が供与される入熱用羽根部との間に、熱伝達を阻害するようなクリアランスが形成されることが回避される。

従って、第１放熱部材に供与された熱が、第１放熱部材から第２放熱部材へと効率よく伝達する。換言すれば、回路基板に生じた熱を効率よく除去することができる。すなわち、電子機器用冷却構造は、簡素な構成でありながら放熱効率に優れる。

第１放熱用羽根部は、例えば、羽根が水平方向に延在するものとして構成することができる。この場合、羽根の突出長さを、鉛直下方に比して鉛直上方で大きく設定することが好ましい。この構成では、筐体内で下方から上方に向かう空気流が生じたとき、該空気流の一部が下方の羽根に接触する一方で、残部が上方の羽根に接触することが可能である。従って、第１放熱用羽根部の全体に空気流を接触させ、これにより該第１放熱用羽根部を冷却することができるからである。

第１放熱用羽根部、入熱用羽根部及び第２放熱用羽根部は、同一方向に延在していることが好ましい。第１放熱部材及び第２放熱部材は、例えば、押出成形によって作製されるが、入熱用羽根部及び第２放熱用羽根部の延在方向が同一であると、１回の押出で両羽根部を成形することができる。押出方向が、羽根の延在方向となるからである。すなわち、特に第２放熱部材を作製することが容易となる。

しかも、入熱用羽根部と第１放熱用羽根部との延在方向が揃っている場合、両羽根部を嵌合することが容易である。

また、第２放熱部材を筐体に支持することが好ましい。この場合、第２放熱部材の自重や、第２放熱部材に作用した外力が筐体に伝達される。すなわち、筐体が自重や外力を受ける。これにより回路基板に設けられた第１放熱部材に作用する負荷が低減するので、電子部品等が損傷する懸念を払拭することができるからである。

この場合、筐体に、第１放熱部材に対する第２放熱部材の相対的位置を移動することが可能な位置調節手段を設けるとよい。これにより、第２放熱部材が筐体に支持された状態であっても、位置調節手段が存在するために筐体の取り付け位置を調節して第１放熱用羽根部と入熱用羽根部の位置合わせを精度よく行うことができるからである。

換言すれば、位置調節手段を設けることにより、筐体の取付位置を、第１放熱用羽根部と入熱用羽根部が嵌合する位置となるまで調節することができる。従って、例えば、第１放熱用羽根部や入熱用羽根部の製造誤差、また、回路基板の取付け位置誤差や筐体の寸法誤差等があっても、第１放熱用羽根部と入熱用羽根部を容易に嵌合させることができる。

位置調節手段の好適な一例としては、長穴が挙げられる。この場合、筐体を所定の部材に取り付けるためのネジを長穴に通す。この際、ネジを通す位置を長穴の延在方向に沿って移動することで、筐体の取付位置を任意に調節することができる。

筐体には、放熱用の通気口を形成するようにしてもよい。この場合、通気口の個数を任意に設定することが可能であることが好ましい。このためには、筐体に被抜去部を設ければよい。すなわち、被抜去部を筐体から除去することにより、該筐体に通気口が形成されるようにする。

例えば、放散すべき熱量が少ない場合には、被抜去部を除去する必要は特にない。一方、放散すべき熱量が多い場合には、被抜去部を除去することで除去跡を通気口とする。これにより、通気口を介しての放熱がなされる。

電子機器用冷却構造には、入熱用羽根部を第１放熱用羽根部から離脱させる方向に押圧する離脱手段をさらに含めるようにしてもよい。この押圧により、入熱用羽根部と第１放熱用羽根部との嵌合を解除することが容易となる。従って、例えば、保守点検作業を容易に行うことができるからである。

離脱手段は、例えば、第２放熱部材を第１放熱部材に取り付けるための取付ネジの胴部に設けられ、直径方向外方に突出するフランジ部から構成することができる。この場合、フランジ部は、第１放熱用羽根部と入熱用羽根部との間に位置する。そして、取付ネジをネジ穴から離脱する方向に螺回したときには、フランジ部が入熱用羽根部を第１放熱用羽根部から離間する方向に押圧する。その結果、入熱用羽根部と第１放熱用羽根部の嵌合が解除される。

離脱手段の別の例としては、梃子部材が挙げられる。この場合、第１放熱用羽根部と入熱用羽根部との間に梃子部材を挿入し、その後、該梃子部材が入熱用羽根部を第１放熱用羽根部から離間する方向に押圧するように、該梃子部材を動作させればよい。

また、第２放熱部材に、回路基板に当接して該回路基板に支持される脚部を設けることが好ましい。この場合、第２放熱部材の自重や外力等が回路基板にも分散されるので、電子部品に作用する負荷を一層低減することが可能となるからである。

一方、筐体の内部に支持部材を設け、該支持部材で第２放熱部材を支持するようにしてもよい。この場合、第２放熱部材の自重や外力等が支持部材にも分散される。従って、上記と同様に電子部品に作用する負荷を低減することが可能であるからである。

さらに、第２放熱部材を構成する熱伝達部にヒートパイプを設けるようにしてもよい。この場合、入熱用羽根部から熱伝達部を経由して第２放熱用羽根部に向かう熱の伝達速度が大きくなる。従って、回路基板に生じた熱を一層速やかに除去することができるからである。

以上の構成において、第２放熱部材が筐体から取り外し可能であり、且つ該筐体の、第２放熱部材の配置箇所に該第２放熱部材よりも軽量な冷却用ファンを設けることが可能であることが好ましい。この場合、熱放散手段を適宜変更することができるからである。すなわち、放散すべき熱量、電子機器の軽量化に応じて所望の熱放散手段を筐体に設置することができる。

本発明によれば、第１放熱部材を構成する第１放熱用羽根部と、第２放熱部材を構成する入熱用羽根部とを嵌合するようにしている。このため、第１放熱部材に供与された熱が、第１放熱用羽根部及び入熱用羽根部を介して第２放熱部材に効率よく伝達される。熱は、さらに、第２放熱部材の第２放熱用羽根部に移動する。該第２放熱用羽根部が筐体外に露呈しているので、該第２放熱用羽根部の熱が筐体外に速やかに放散される。

以上のように、上記の構成を採用したことにより、筐体内に収容された回路基板に生じた熱を速やかに除去することができる。すなわち、簡素であるにも関わらず、放熱効率に優れた電子機器用冷却構造を得ることができる。

工作機械の動作制御を行うための制御盤の要部概略斜視図である。 図１の制御盤を構成するとともに、第１実施形態に係る冷却構造を設けた電子機器の概略背面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。 図２の電子機器の概略平面図である。 第１変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の要部概略側面断面図である。 第２変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の要部概略側面断面図である。 電子機器を構成するディスプレイの背面側からの内部放熱フィンの正面図である。 電子機器を構成するディスプレイの正面側からの外部放熱フィンの正面図である。 第３変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の概略背面図である。 図９中のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 図９中のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。 第４変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の概略背面図である。 図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図である。 図１２の電子機器の概略平面図である。 第２実施形態に係る冷却構造を設けた電子機器の背面図である。 図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視断面図である。 図１５中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視断面図である。 第５変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の要部概略水平断面図である。 第６変形例に係る冷却構造を設けた電子機器の概略背面図である。 図１９中のＸＸ−ＸＸ線矢視断面図である。 図１９中のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図である。

以下、本発明に係る電子機器用冷却構造につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、電子機器用冷却構造を単に「冷却構造」と表記することもある。また、「前面」はディスプレイの表示面側を指称し、「背面」はその裏面側を指称する。さらに、「下」及び「上」は、各斜視図や各側面縦断面図、各正面図、各背面図における下方、上方に対応する。

先ず、第２放熱部材を筐体の上面に設置する構成につき第１実施形態として説明する。

図１は、図示しない工作機械の動作制御を行うための制御盤１０の要部概略斜視図である。この制御盤１０は、電子機器１２とハウジング１４を有する。この場合、電子機器１２は、ディスプレイ１６と、図２〜図４に示す制御部１８とからなる。ディスプレイ１６の一部はハウジング１４の前面に形成された開口１９から露呈し、残部は制御部１８とともにハウジング１４内に収容されている。

図２〜図４は、それぞれ、電子機器１２の概略背面図、図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図（側面断面図）、概略平面図である。制御部１８は、プリント基板２０（回路基板）を収容した略直方体形状の筐体２２を有する。筐体２２の、ディスプレイ１６の背面を臨む側には開口２４が形成されており、この開口２４はディスプレイ１６の背面で閉塞される。

ディスプレイ１６の前記背面には、図示しない雌ネジ部が形成される。その一方で、開口２４の鉛直下方及び鉛直上方には縁部２６がそれぞれ突出形成されるとともに、これら縁部２６の隅部に、位置調節手段としての取付用長穴２８（長穴）が鉛直方向に沿って延在するように形成される。取付用長穴２８に通された固定用ネジ３０の雄ネジ部は、前記雌ネジ部に螺合される。

筐体２２の下面（底壁）には、複数個の下面側通気口３２（図３参照）が開口している。また、図４に示すように、筐体２２の上面には複数個の上面側通気口３４が開口する。この上面側通気口３４は、後に詳述する被抜去部３６（図１４参照）を上面から除去することで形成される。

また、上面には、上面側通気口３４に囲繞される位置に設置用孔３８ａ（図２参照）が開口する。さらに、設置用孔３８ａの近傍には、貫通孔である設置用ネジ孔が４個（いずれも図示せず）形成されている。

筐体２２内に設けられたプリント基板２０は、ディスプレイ１６の前記背面に設けられた支持台座４１（図１８参照）に支持される。この支持により、プリント基板２０が筐体２２内で起立姿勢を維持している。なお、図１８以外には支持台座４１は図示していない。

プリント基板２０は、図示しない導電経路が印刷された基板であり、前記導電経路の所定位置に、コンデンサや抵抗、電磁コイル、トランジスタ、ダイオード（いずれも図示せず）、半導体チップ４４（図３参照）等の各種の電子部品が取り付けられる。これら電子部品に対する信号や駆動電流の授受は、入出コネクタ４２に電気的に接続されるハーネス（図示せず）を介して行われる。

以上のように構成される電子機器１２に対し、図２〜図４に示すように、第１実施形態に係る冷却構造５０ａが設けられる。詳細には、冷却構造５０ａは、内部放熱フィン５２ａ（第１放熱部材）と外部放熱フィン５４ａ（第２放熱部材）とを含む。内部放熱フィン５２ａは前記プリント基板２０の上端近傍に設置され、その全体が筐体２２内に収容されている。

内部放熱フィン５２ａは、複数個の羽根からなる第１放熱用羽根部５６ａを有する。第１実施形態では、第１放熱用羽根部５６ａは水平方向（筐体２２の幅方向）に沿って延在する。また、第１放熱用羽根部５６ａを構成する羽根の突出長さは、下方側で小さく且つ上方側で大きく設定される。突出長さは漸次的に変化していてもよいし、段階的に変化していてもよい。図３には、下方から突出長さが段階的に大きくなり、上下方向略中腹から一定に設定された場合を例示している。

このように構成される内部放熱フィン５２ａは、半導体チップ４４に当接するようにしてプリント基板２０に支持されている。

一方、外部放熱フィン５４ａは、入熱用羽根部５８ａと、第２放熱用羽根部６０ａと、これら入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａの間に介在する熱伝達部６２ａとを有する。この中の入熱用羽根部５８ａは、内部放熱フィン５２ａを構成する第１放熱用羽根部５６ａの形状に対応する（倣う）形状をなす。このため、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａは、互いに嵌合して密着する。すなわち、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの間にクリアランスが形成されることが回避される。

第１放熱用羽根部５６ａの羽根と、入熱用羽根部５８ａの羽根との間に熱伝導シートや熱伝導グリスを介在するようにしてもよい。これにより、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの間の熱抵抗が低減するからである。

なお、入熱用羽根部５８ａと第１放熱用羽根部５６ａの全ての羽根同士を嵌合させる必要は特にない。例えば、入熱用羽根部５８ａの羽根数が第１放熱用羽根部５６ａの羽根数よりも少ない場合には、第１放熱用羽根部５６ａの一部に入熱用羽根部５８ａが嵌合していなくてもよい。

また、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの幅（水平方向）寸法を合致させる必要も特にない。すなわち、図２に示すように第１放熱用羽根部５６ａの幅寸法が入熱用羽根部５８ａに比して大きくてもよいし、その逆であってもよい。

熱伝達部６２ａは、第１放熱用羽根部５６ａから入熱用羽根部５８ａに伝達された熱が、第２放熱用羽根部６０ａに移動する際の経路を形成する。このように、熱伝達部６２ａは、入熱用羽根部５８ａに供与された熱を第２放熱用羽根部６０ａに伝達する機能を営む。

以上の入熱用羽根部５８ａ及び熱伝達部６２ａが筐体２２内に収容されているのに対し、第２放熱用羽根部６０ａは筐体２２外に露呈する。すなわち、熱伝達部６２ａが設置用孔３８ａに通されているのに対し、第２放熱用羽根部６０ａは上面に堰止されている（図２及び図３参照）。設置用孔３８ａの奥行き（前面から背面に向かう方向）寸法が熱伝達部６２ａの奥行き寸法と略同等であり、且つ第２放熱用羽根部６０ａの奥行き寸法に比して小さいからである。

第２放熱用羽根部６０ａは平面視で略正方形形状をなし、最前方及び最後方の羽根の幅寸法はその他の羽根に比して小さく設定されている（図４参照）。このため、第２放熱用羽根部６０ａは、４隅に平坦部が設けられた形状となっている。これら平坦部には、上下方向に沿って延在するネジ挿通孔（図示せず）が形成される。ネジ挿通孔及び前記設置用ネジ孔に通された設置用ネジ６６のネジ部には、ナット６８が螺合される。

これにより外部放熱フィン５４ａが筐体２２に取り付けられ、その結果、該筐体２２に支持される。すなわち、筐体２２の上面に対し、外部放熱フィン５４ａの自重の一部が荷重（負荷）として作用する。

入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａの延在方向は、第１放熱用羽根部５６ａと同様に水平方向（幅方向）である。換言すれば、第１放熱用羽根部５６ａ、入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａは、同一方向に延在している。

第１実施形態に係る冷却構造５０ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。

内部放熱フィン５２ａは、例えば、アルミニウム合金からなるワークに押出成形が施されることで作製される。このとき、第１放熱用羽根部５６ａは、押出方向に沿って延在するように成形される。一方の外部放熱フィン５４ａも同様に、アルミニウム合金等からなるワークに押出成形が施されることで作製される。本実施の形態では、１回の押出によって入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａを同時に成形することができる。特に図３に示すように、入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａが同一方向（水平方向）に沿って延在しているので、これら入熱用羽根部５８ａ及び第２放熱用羽根部６０ａを、同一の押出方向に延在するものとして成形すればよいからである。

得られた外部放熱フィン５４ａの入熱用羽根部５８ａと熱伝達部６２ａは、筐体２２の設置用孔３８ａの外方から内方に向かうようにしてこの順序で通される。そして、設置用ネジ６６が、外部放熱フィン５４ａの４隅の平坦部に形成されたネジ挿通孔と、筐体２２に形成された設置用ネジ孔とに通された後、そのネジ部にナット６８が螺合される。これにより、外部放熱フィン５４ａが、第２放熱用羽根部６０ａが筐体２２外に露呈した状態で、該筐体２２に取り付けられる。従って、筐体２２が外部放熱フィン５４ａの荷重を受けることになる。

一方の内部放熱フィン５２ａは、半導体チップ４４を介してプリント基板２０に支持される。さらに、プリント基板２０が支持台座４１に支持されることで筐体２２内に立設される。これにより、プリント基板２０が支持台座４１を介してディスプレイ１６に支持される。また、第１放熱用羽根部５６ａが入熱用羽根部５８ａに嵌合される。第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの延在方向が同一であるので、両者を容易に嵌合することができる。すなわち、冷却構造５０ａを構成することが容易である。

必要に応じ、外部放熱フィン５４ａやプリント基板２０を筐体２２に取り付ける前、又は取り付けた後に、該筐体２２に形成された所定数の被抜去部３６を、手作業又は打抜加工等で抜去する。ここで、被抜去部３６は、逆コ字形状切り込み７０、２個の直線形状切り込み７２、７２、及びコ字形状切り込み７４で囲繞される部位である（図１４参照）。例えば、直線形状切り込み７２、７２同士の間の部位に外力を付与すると、逆コ字形状切り込み７０と直線形状切り込み７２、７２との間、及び直線形状切り込み７２、７２とコ字形状切り込み７４との間に亀裂が伝播する。その結果、逆コ字形状切り込み７０とコ字形状切り込み７４が、直線形状切り込み７２、７２及び亀裂を介して連なる。これにより、上面側通気口３４が形成される。

次に、筐体２２をディスプレイ１６の背面に取り付ける。すなわち、取付用長穴２８の所定箇所に固定用ネジ３０を通し、ディスプレイ１６の背面に形成された雌ネジ部に螺合する。取付用長穴２８の延在方向に沿って固定用ネジ３０を通し移動することにより、筐体２２の鉛直（上下）方向位置を任意に設定することができる。すなわち、ディスプレイ１６の背面に対する筐体２２の取付位置を調整することが可能である。

筐体２２が鉛直方向に沿って移動することに伴い、該筐体２２の上面に設置された外部放熱フィン５４ａが筐体２２と一体的に移動する。このため、内部放熱フィン５２ａの第１放熱用羽根部５６ａに対する、外部放熱フィン５４ａの入熱用羽根部５８ａの相対的な高さ位置が変化する。従って、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａが嵌合するまで互いの相対的位置を調節することができる。すなわち、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの位置合わせを精度よく行うことができる。

この場合、電子機器１２は工作機械の制御盤１０に組み込まれ、動作制御（数値制御）装置として用いられる。使用時には前記電子部品に通電がなされ、これに伴って該電子部品及びプリント基板２０が熱を帯びる。この熱は、プリント基板２０（半導体チップ４４を含む）から内部放熱フィン５２ａに伝達される。

ここで、内部放熱フィン５２ａの第１放熱用羽根部５６ａには、上記したように外部放熱フィン５４ａの入熱用羽根部５８ａが嵌合している。すなわち、両羽根部５６ａ、５８ａの羽根同士は山の頂部近傍から谷の底部近傍にわたって互いに密着しており、熱伝達を阻害するようなクリアランスが形成されていない。このため、第１放熱用羽根部５６ａから入熱用羽根部５８ａに効率よく熱が伝達される。すなわち、外部放熱フィン５４ａに対して効率的な入熱がなされる。第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの間に熱伝導シートや熱伝導グリス等が介在されているときには、さらに効率のよい入熱がなされる。

熱は、外部放熱フィン５４ａの熱伝達部６２ａを経由し、第２放熱用羽根部６０ａに伝達される。第２放熱用羽根部６０ａが筐体２２の外方に露呈しているので、該第２放熱用羽根部６０ａから熱が放散される。以上のような過程を経て、プリント基板２０の熱が除去される。

以上のように、第１実施形態に係る冷却構造５０ａによれば、内部放熱フィン５２ａの、筐体２２内に収容された第１放熱用羽根部５６ａに対して外部放熱フィン５４ａの入熱用羽根部５８ａを嵌合する（両羽根部５６ａ、５８ａの羽根同士を密着させる）とともに、該外部放熱フィン５４ａの第２放熱用羽根部６０ａを筐体２２外に露呈することで、プリント基板２０に生じた熱を効率よく放散すること、換言すれば、除去することができる。しかも、この冷却構造５０ａを構成することも容易である。

また、筐体２２の上面には、上記したように被抜去部３６を抜去することで上面側通気口３４が形成されている。この上面側通気口３４も、熱の筐体２２外への出口となる。従って、放熱効果が向上する。このように、第１実施形態によれば、被抜去部３６を除去して上面側通気口３４を形成することで、熱の放散の度合いを調節することが可能となる。すなわち、例えば、多くの熱を放散する必要があるときには被抜去部３６の抜去個数（上面側通気口３４の形成個数）を多くすればよいし、逆に、放散すべき熱が少ないときには、被抜去部３６の抜去個数（上面側通気口３４の形成個数）を少なくすればよい。

さらに、筐体２２の取付用長穴２８に対する固定用ネジ３０の挿通位置を移動し、これによりディスプレイ１６の背面に対する筐体２２の取付位置を移動することで、第１放熱用羽根部５６ａに対する入熱用羽根部５８ａの相対的位置を調整することができる。

例えば、第１放熱用羽根部５６ａや入熱用羽根部５８ａに製造誤差があるようなとき、また、プリント基板２０の取付け位置誤差や筐体２２の寸法誤差があるようなとき等は、上記のようにして第１放熱用羽根部５６ａに対する入熱用羽根部５８ａの相対的位置を適宜調整し、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａが互いに嵌合する位置に調節すればよい。このように、取付用長穴２８を形成することにより、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの位置合わせを精度よく行うことができる。

加えて、この冷却構造５０ａでは、外部放熱フィン５４ａを筐体２２の上面で支持している。従って、外部放熱フィン５４ａの自重が筐体２２に作用する。また、仮に第２放熱用羽根部６０ａに対して上方から下方に押圧する外力が付加されたとしても、その外力は筐体２２に分散される。従って、外部放熱フィン５４ａの自重や外力を緩和することができる。

次に、第１実施形態に係る変形例につき説明する。なお、必要に応じ、図１〜図４に示される冷却構造５０ａの構成要素に対応する構成要素にはアルファベットを変更した参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５は、第１変形例に係る冷却構造５０ｂを設けた電子機器１２の要部概略側面断面図である。この冷却構造５０ｂは、第１放熱用羽根部５６ｂを有する内部放熱フィン５２ｂと、入熱用羽根部５８ｂ、熱伝達部６２ｂ及び第２放熱用羽根部６０ｂを有する外部放熱フィン５４ｂとを含む。そして、熱伝達部６２ｂにヒートパイプ８０を設けるとともに、第２放熱用羽根部６０ｂの平坦な下端部から突出してプリント基板２０に当接した脚部８２を設けている。

熱伝達部６２ｂにヒートパイプ８０を設けているので、入熱用羽根部５８ｂから熱伝達部６２ｂを経由して第２放熱用羽根部６０ｂに向かう熱の移動速度が大きくなる。従って、プリント基板２０の熱を一層効率よく除去することができる。なお、ヒートパイプ８０は、例えば、熱伝達部６２ｂの内部に形成された閉塞内部空間から構成することができる。

また、外部放熱フィン５４ｂの下端面から突出した脚部８２がプリント基板２０に当接している。このため、外部放熱フィン５４ｂの自重や外力がプリント基板２０にも分散される。従って、これらの自重や外力を一層効果的に緩和することができる。

さらに、第１変形例では、スナップフィット８４を介して外部放熱フィン５４ｂを筐体２２に取り付けている。このように、外部放熱フィン５４ｂの筐体２２への取り付けは設置用ネジ６６に限定されるものではなく、それ以外の構成であってもよい。

図６は、第２変形例に係る冷却構造５０ｃを設けた電子機器１２の要部概略側面断面図であり、図７はディスプレイ１６の背面側からの内部放熱フィン５２ｃの正面図、図８はディスプレイ１６の正面側からの外部放熱フィン５４ｃの正面図である。この冷却構造５０ｃでは、内部放熱フィン５２ｃの第１放熱用羽根部５６ｃの一部を切り欠いて２個の円形平坦部９０を形成するとともに、該円形平坦部９０に雌ネジ部９２を刻設している。さらに、第２放熱用羽根部６０ｃを有する外部放熱フィン５４ｃには、入熱用羽根部５８ｃの一部を切り欠くことでＵ字溝９４が２個形成されている。

第２変形例では、第１放熱用羽根部５６ｃと入熱用羽根部５８ｃが、取付ネジであるフランジ付ネジ９６（図６参照）を介して連結される。すなわち、フランジ付ネジ９６は、その胴部９７に、直径方向外方に突出した大径なフランジ部９８を有し、フランジ部９８と頭部１００の間の部位が前記Ｕ字溝９４に挿入される。この状態で、頭部１００のネジ溝１０１に差し込まれるドライバ１０２を回転させることで、胴部９７の先端に形成された雄ネジ部が前記雌ネジ部９２に螺合される。この螺合により、第１放熱用羽根部５６ｃと入熱用羽根部５８ｃとが堅牢に連結されて一層密着する。従って、第１放熱用羽根部５６ｃから入熱用羽根部５８ｃへの入熱（熱伝達）速度が大きくなる。

例えば、保守点検作業を行うべく筐体２２をディスプレイ１６から取り外す際には、内部放熱フィン５２ｃと外部放熱フィン５４ｃを互いに離脱させる。このためには、フランジ付ネジ９６を、雄ネジ部が雌ネジ部９２から離脱する方向に回転させればよい。

雄ネジ部が雌ネジ部９２から離脱することに伴い、フランジ部９８が入熱用羽根部５８ｃ及び熱伝達部６２ｃを頭部１００側に押圧する。このため、入熱用羽根部５８ｃが第１放熱用羽根部５６ｃから離脱する方向に押圧されるので、第１放熱用羽根部５６ｃと入熱用羽根部５８ｃの嵌合が速やかに解除される。その結果、内部放熱フィン５２ｃと外部放熱フィン５４ｃが互いに離脱する。

このように、フランジ付ネジ９６は、入熱用羽根部５８ｃを第１放熱用羽根部５６ｃに密着させる密着手段として機能する。また、該フランジ付ネジ９６のフランジ部９８は、内部放熱フィン５２ｃと外部放熱フィン５４ｃを互いに離脱させるときには入熱用羽根部５８ｃを押圧する離脱手段として機能する。従って、プリント基板２０からの熱を一層効率よく除去することができるとともに、第１放熱用羽根部５６ｃと入熱用羽根部５８ｃの嵌合を速やかに且つ容易に解除することができる。

図９〜図１１は、それぞれ、第３変形例に係る冷却構造５０ｄを設けた電子機器１２の概略背面図、図９中のＸ−Ｘ線矢視断面図、図９中のＸＩ−ＸＩ線矢視断面図である。この第３変形例では、離脱手段としてＬ字型レンチ１１０（梃子部材）を採用している。

具体的には、図１０に示すように、第１放熱用羽根部５６ａに他よりも高さが小さい羽根、又は入熱用羽根部５８ａに他よりも深さが大きい谷の少なくともいずれかを設ける。このような第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａを嵌合すると、第１放熱用羽根部５６ａの羽根の頂部と、入熱用羽根部５８ａの谷の底部との間に若干の間隙が形成される。この間隙に、図１１に示すようにＬ字型レンチ１１０の短尺部位が挿入される。短尺部位は、第１放熱用羽根部５６ａの羽根の頂部と、入熱用羽根部５８ａの谷の底部に当接する。又は、若干離間していてもよい。

なお、筐体２２の背面には２個の作業用長穴１１２ａ、１１２ｂ（図９参照）が形成される。該作業用長穴１１２ａ、１１２ｂのいずれかには、Ｌ字型レンチ１１０の長尺部位の先端が通される。すなわち、Ｌ字型レンチ１１０の長尺部位の先端は作業用長穴１１２ａ、１１２ｂから露呈している。

保守点検作業を行うべく筐体２２をディスプレイ１６から取り外す際には、作業用長穴１１２ａから露呈したＬ字型レンチ１１０の長尺部位の先端を、作業用長穴１１２ａの延在方向（筐体２２の外方）に沿って移動するように押圧する。この押圧及び移動に伴い、図１１中に矢印で表すように長尺部位が筐体２２の内部に向かうように傾斜する。その一方で、短尺部位は、筐体２２の外部に向かうように傾斜する。

このとき、短尺部位は、第１放熱用羽根部５６ａの羽根の頂部に対する当接部位を支点とし、入熱用羽根部５８ａの谷の底部を押圧する。この押圧により、入熱用羽根部５８ａが、第１放熱用羽根部５６ａから離間する方向に向かって移動する。このように、第３変形例でも入熱用羽根部５８ａが第１放熱用羽根部５６ａから離脱する方向に押圧され、その結果、第１放熱用羽根部５６ａと入熱用羽根部５８ａの嵌合が速やかに解除されて内部放熱フィン５２ａと外部放熱フィン５４ａが互いに離脱する。

必要に応じ、Ｌ字型レンチ１１０を作業用長穴１１２ａから引き抜き、次に、作業用長穴１１２ｂからＬ字型レンチ１１０を差し込んで前記間隙に挿入する。その後、上記の作業を行えばよい。勿論、作業用長穴１１２ａ、１１２ｂの各々からＬ字型レンチ１１０を同時に差し込んで前記間隙に挿入し、上記の作業を行うようにしてもよい。

図１２〜図１４は、それぞれ、第４変形例に係る冷却構造５０ｅを設けた電子機器１２の概略背面図、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線矢視断面図、概略平面図である。この第４変形例では、外部放熱フィン５４ａに代替し、該外部放熱フィン５４ａよりも軽量な冷却用ファン１２０が取り付けられている。

冷却用ファン１２０は、外部放熱フィン５４ａと同様に設置用ネジ６６を介して筐体２２の上面に設置されている。すなわち、冷却用ファン１２０の４隅にはネジ挿通孔（図示せず）が形成されており、各ネジ挿通孔と、筐体２２の設置用ネジ孔に通された設置用ネジ６６に対し、ナット６８が螺合される。このようにして筐体２２に取り付けられた冷却用ファン１２０が回転することにより、筐体２２内の空気が設置用孔３８ａ及び冷却用ファン１２０を通過して筐体２２外に放出される。

このように、外部放熱フィン５４ａを筐体２２に対して取り外し可能とすることで、熱放散手段を適宜変更することが可能となる。すなわち、放散すべき熱量及び電子機器１２の軽量化等の要求に応じて所望の熱放散手段を筐体２２に設置することができる。

冷却用ファン１２０が回転するときには、上記したように筐体２２内部の空気が冷却用ファン１２０を通過して外部に排出される。冷却用ファン１２０が筐体２２の上面に設置されているので、筐体２２内では、上昇する空気流が生じる。ここで、第４変形例では、第１放熱用羽根部５６ａの羽根の突出長さが、下方側に比して上方側で大きく設定されている。従って、空気流の一部が下方の羽根に接触する一方で、残部がさらに上昇して上方の羽根に接触する。従って、第１放熱用羽根部５６ａが全体にわたって空気流に接触し、これにより冷却される。

このように、下方側と上方側とで羽根の突出長さを相違させたことにより、特に冷却用ファン１２０を設置するときに、上昇する空気流を第１放熱用羽根部５６ａの全体に接触させることが可能となる。従って、第１放熱用羽根部５６ａを冷却することが容易となるので、この場合もプリント基板２０の熱を速やかに除去することができる。

また、第４変形例では、被抜去部３６を抜去することなく残置している。このように、被抜去部３６を抜去するか否かによって上面側通気口３４を形成するか否かを選択することができる。従って、放熱すべき熱量に応じて上面側通気口３４の個数を設定することもできる。

次に、熱放散手段を筐体の背面に設置する構成につき第２実施形態として説明する。なお、第１実施形態にて説明した構成要素と同一又は対応する構成要素については同一の名称を付し、その詳細な説明を省略する。

図１５〜図１７は、それぞれ、第２実施形態に係る冷却構造１５０ａを設けた電子機器１２の概略背面図、図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線矢視断面図、図１５中のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線矢視断面図である。この場合、内部放熱フィン１５２の第１放熱用羽根部１５４は、鉛直方向に沿って延在する。一方、外部放熱フィン１５６は、入熱用羽根部１５８、熱伝達部１６０及び第２放熱用羽根部１６２が直線的に並ぶように設けられるとともに、入熱用羽根部１５８及び第２放熱用羽根部１６２が鉛直方向に沿って延在する。

第２実施形態では、略正方形形状の設置用孔３８ｂが筐体１６３の背面に形成される。設置用孔３８ｂの幅寸法は、熱伝達部１６０の幅寸法と同等で且つ第２放熱用羽根部１６２の幅寸法よりも小さく設定される。従って、筐体１６３の背面側から入熱用羽根部１５８及び熱伝達部１６０をこの順序で通すと、第２放熱用羽根部１６２が筐体１６３で堰止される。外部放熱フィン１５６は、筐体１６３に形成されて内部放熱フィン１５２に向かうような凹形状となった段部１６４に収められる。

設置用孔３８ｂの近傍には、位置調節手段である４個の取付用長穴１６５（長穴）が四角形となる位置に貫通形成されるとともに水平方向に沿って延在している。また、第２放熱用羽根部１６２には４個の貫通孔１６６が形成されており、貫通孔１６６及び取付用長穴１６５を通された設置用ネジ６６の雄ネジ部には、ナット６８が螺合される。

この場合、筐体１６３の取付用長穴１６５に対する設置用ネジ６６の挿通位置を移動することにより、筐体１６３の背面に対する外部放熱フィン１５６の取付位置を水平方向に沿って調節することができる。その結果、第１実施形態と同様に、第１放熱用羽根部１５４と入熱用羽根部１５８との相対的位置を調整することで両羽根部１５４、１５８の位置合わせを精度よく行うことができる。

第２実施形態においても、第１放熱用羽根部１５４、入熱用羽根部１５８及び第２放熱用羽根部１６２が同一方向（この場合、鉛直方向）に沿って延在する。従って、内部放熱フィン１５２及び外部放熱フィン１５６を作製することや、第１放熱用羽根部１５４と入熱用羽根部１５８を嵌合することが容易である。

また、この構成でも、第１実施形態と同様にプリント基板２０の熱が第１放熱用羽根部１５４から熱伝達部１６０を介して第２放熱用羽根部１６２に伝達された後、さらに、筐体１６３の外部に放散される。その結果、プリント基板２０の熱が速やかに除去される。すなわち、第２実施形態でも第１実施形態と同様の効果が得られる。

次に、第２実施形態に係る変形例につき説明する。図１８は、第５変形例に係る冷却構造１５０ｂを設けた電子機器１２の要部概略水平断面図である。この冷却構造１５０ｂでは、筐体１６３内に２本の支持バー１７０（支持部材）を設けている。

具体的には、支持バー１７０は、ディスプレイ１６の背面に設けられた支持台座４１との間にプリント基板２０を挟む位置となるように、プリント基板２０に設けられる。支持バー１７０は、筐体１６３に向かって延在するとともに、その先端面が筐体１６３の内面に当接している。支持バー１７０の前記先端面には、図示しない雌ネジ部が刻設されている。一方、外部放熱フィン１５６及び筐体１６３には複数個のネジ挿通孔１７２、１７３がそれぞれ形成されており、これらネジ挿通孔１７２、１７３に通された支持用ネジ１７４が、前記雌ネジ部に螺合される。

その結果、外部放熱フィン１５６が支持バー１７０にも支持される。このため、外部放熱フィン１５６に外力が作用したとき、支持バー１７０がその外力を受ける。すなわち、外力が支持バー１７０にも分散されるので、外力を一層有効に緩和することができる。

図１９〜図２１は、それぞれ、第６変形例に係る冷却構造１５０ｃを設けた電子機器１２の概略背面図、図１９中のＸＸ−ＸＸ線矢視断面図、図１９中のＸＸＩ−ＸＸＩ線矢視断面図である。この場合、外部放熱フィン１５６に代替して冷却用ファン１２０が取り付けられている。

冷却用ファン１２０は、外部放熱フィン１５６と同様に設置用ネジ６６を介して筐体１６３の背面に設置されている。すなわち、冷却用ファン１２０の４隅にはネジ挿通孔（図示せず）が形成されており、ネジ挿通孔と、筐体１６３の設置用ネジ孔に通された設置用ネジ６６にナット６８が螺合される。このようにして筐体１６３に取り付けられた冷却用ファン１２０が回転することにより、筐体１６３内の空気が設置用孔３８ｂ及び冷却用ファン１２０を通過して筐体１６３外に放出される。

このように、外部放熱フィン１５６を筐体１６３に対して取り外し可能とすることで、熱放散手段を適宜変更することが可能となる。すなわち、第４変形例と同様に、放散すべき熱量、電子機器１２の軽量化に応じて所望の熱放散手段を筐体１６３に設置することができる。

冷却用ファン１２０が回転するときには、上記と同様に筐体１６３内の空気が冷却用ファン１２０を通過して外部に排出される。この際、筐体１６３内では、上昇する空気流が生じる。第６変形例では、第１放熱用羽根部１５４が鉛直方向に沿って延在しているので、空気流が各羽根に対して略均等に接触する。従って、羽根の突出長さを相違させる必要は特にない。

本発明は、上記した第１実施形態及びその変形例や、第２実施形態及びその変形例に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、外部放熱フィン５４ｂに脚部８２とヒートパイプ８０を同時に設ける必要は特にない。さらに、第１実施形態においても筐体２２内に支持バー１７０を設け、該支持バー１７０で外部放熱フィン５４ａを支持するようにしてもよい。

また、冷却用ファン１２０をスナップフィット８４で設置するようにしてもよい。

１０…制御盤 １２…電子機器
１６…ディスプレイ １８…制御部
２０…プリント基板 ２２、１６３…筐体
２８、１６５…取付用長穴 ３０…固定用ネジ
３４…上面側通気口 ３６…被抜去部
３８ａ、３８ｂ…設置用孔 ４２…入出コネクタ
４４…半導体チップ
５０ａ〜５０ｅ、１５０ａ〜１５０ｃ…冷却構造
５２ａ〜５２ｃ、１５２…内部放熱フィン
５４ａ〜５４ｃ、１５６…外部放熱フィン
５６ａ〜５６ｃ、１５４…第１放熱用羽根部
５８ａ〜５８ｃ、１５８…入熱用羽根部
６０ａ〜６０ｃ、１６２…第２放熱用羽根部
６２ａ〜６２ｃ、１６０…熱伝達部
６６…設置用ネジ ７０…逆コ字形状切り込み
７２…直線形状切り込み ７４…コ字形状切り込み
８０…ヒートパイプ ８２…脚部
８４…スナップフィット ９２…雌ネジ部
９４…Ｕ字溝 ９６…フランジ付ネジ
９７…胴部 ９８…フランジ部
１００…頭部 １１０…Ｌ字型レンチ
１１２ａ、１１２ｂ…作業用長穴 １２０…冷却用ファン
１７０…支持バー（支持部材）

Claims (14)

1. 回路基板に設けられるとともに筐体内に収容された第１放熱部材と、前記第１放熱部材から伝達された熱を前記筐体の外方に放散する第２放熱部材とを含んで構成される電子機器用冷却構造であって、
   前記第１放熱部材は、第１放熱用羽根部を有し、
   前記第２放熱部材は、前記筐体内で前記第１放熱用羽根部に嵌合する入熱用羽根部と、前記筐体の外方に露呈した第２放熱用羽根部と、前記入熱用羽根部と前記第２放熱用羽根部との間に介在して前記入熱用羽根部から前記第２放熱用羽根部に熱を伝達するための熱伝達部とを一体的に有する単一部材からなり、且つ前記筐体と別部材であることを特徴とする電子機器用冷却構造。
2. 請求項１記載の冷却構造において、前記第１放熱用羽根部の羽根が水平方向に延在していることを特徴とする電子機器用冷却構造。
3. 請求項２記載の冷却構造において、前記第１放熱用羽根部の羽根の突出長さが、鉛直下方に比して鉛直上方で大きく設定されていることを特徴とする電子機器用冷却構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記第１放熱用羽根部、前記入熱用羽根部及び前記第２放熱用羽根部が同一方向に延在していることを特徴とする電子機器用冷却構造。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記第２放熱部材が前記筐体に支持されていることを特徴とする電子機器用冷却構造。
6. 請求項５記載の冷却構造において、前記筐体に、前記第１放熱部材に対する前記第２放熱部材の相対的位置を変更することが可能な位置調節手段が設けられていることを特徴とする電子機器用冷却構造。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記筐体に被抜去部が設けられ、前記被抜去部が前記筐体から除去されることにより、該筐体に通気口が形成されることを特徴とする電子機器用冷却構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記入熱用羽根部を前記第１放熱用羽根部から離脱させる方向に押圧する離脱手段をさらに含むことを特徴とする電子機器用冷却構造。
9. 請求項８記載の冷却構造において、前記第２放熱部材を前記第１放熱部材に取り付けるための取付ネジを有し、前記離脱手段は、前記取付ネジの胴部の直径方向外方に突出して前記第１放熱用羽根部と前記入熱用羽根部との間に位置するフランジ部であることを特徴とする電子機器用冷却構造。
10. 請求項８記載の冷却構造において、前記離脱手段は、前記第１放熱用羽根部と前記入熱用羽根部との間に挿入される梃子部材であることを特徴とする電子機器用冷却構造。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記第２放熱部材が、前記回路基板に当接して該回路基板に支持される脚部を有することを特徴とする電子機器用冷却構造。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記筐体の内部に支持部材が設けられるとともに、前記第２放熱部材が前記支持部材に支持されていることを特徴とする電子機器用冷却構造。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記熱伝達部にヒートパイプが設けられていることを特徴とする電子機器用冷却構造。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の冷却構造において、前記第２放熱部材が前記筐体から取り外し可能であり、且つ前記筐体の、前記第２放熱部材の配置箇所に冷却用ファンを設けることが可能であることを特徴とする電子機器用冷却構造。

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