JP6743221B1 - 放熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供する。【解決手段】内部に発熱源１０２を収容する筐体２００に配置される放熱構造３００であって、互いに対向する天面部２１３、２２３を備え、天面部２１３は配列された複数の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ，２１３Ｅ、２１３Ｆを備え、天面部２２３は配列された複数の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ，２２３Ｅ、２２３Ｆを備え、天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ，２１３Ｅ、２１３Ｆは、天面部２２３の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ，２２３Ｅ、２２３Ｆと対向しており、凹形状２１３Ｄ，２１３Ｅ、２１３Ｆには排気口２１３Ａが形成されており、凹形状２２３Ｃ、２２３Ｄ，２２３Ｅ、２２３Ｆには排気口２２３Ａが形成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、発熱源を収容する筐体の放熱構造に関する。

一般的に、筐体の内部に発熱源を有する装置は、発熱源自身やその周囲部品等、一定以上の高温が許容されない部品群・エリアの温度を抑制するため、放熱構造を備えている。当該放熱構造は、発熱源等の発熱部の熱を筐体内部の空気へ対流熱伝達により放熱する。具体的には、当該放熱構造は、ヒートシンク等の放熱効率を高める部品を介して、若しくは、放熱経路を拡散・調節したりする部品を介して、又は直接的に、温度抑制箇所の温度を下げる。

発熱部から受熱し高温となった筐体内部空気の熱は、隣接する筐体外郭内面へ対流熱伝達により放熱される。筐体内部空気から受熱した筐体外郭の熱は、筐体外郭内の熱伝導を経て筐体外郭表面から筐体外部空気へ放熱される。

また、温度抑制箇所の温度を更に下げるために、筐体外郭に通風孔を設けて換気するという、空気の移動による熱移動経路を付加する方法が一般的である。このような自然空冷では基本的に、熱源に対して重力方向下方に位置する穴から吸気され、熱源から受熱し、同上方に位置する穴から排気されるという空気の流れが形成される。そのため、この対流による放熱をさらに促して効率を高めるためには、空気の流入・流出量を増やせば良い。即ち、穴が多い方、また、穴のサイズが大きい方が筐体外部空気への放熱量も多くなると言える。

しかし、筐体の排気穴周辺は、空気からの対流熱伝達による受熱が増すため、排気穴が無い場合と比較してより高温になる。一般的に、筐体表面は使用形態や安全上の配慮により装置毎に許容温度が定められている。そのため、排気穴周辺の高温局所が定められた許容温度以下となるように抑えなければならない。

一方、筐体表面から筐体外部空気への対流熱伝達による放熱効率を最大化するためには、定められた許容温度を超過しない範囲内で筐体表面が出来る限り高温且つ均一的な温度分布となっている状態が望ましい。

特許文献１には、ＴＶ受信機のリアキャビネットの下部及び上部に複数の穴を備える放熱部を形成した筐体が記載されている。また、特許文献１に記載のリアキャビネットは、上方に向かうにつれて前方に傾斜している。そのため、特許文献１では、リアキャビネットの当該傾斜部で凹部を複数形成し、当該凹部に排気用の穴を設けることにより、穴の大きさが均一となるようにし、均一に放熱されるようにしている。

国際公開第２０１４／１９２７６４号

しかしながら、特許文献１に記載の筐体では、発熱源から排気穴までの距離の違いによる温度分布等を考慮しておらず、筐体表面において局所的に高温な部分が発生する可能性がある。
上述のように、排気穴を多数配置することに伴って筐体表面に局所的な高温領域が発生してしまうことと、筐体表面の温度分布を均一化することとのバランスを高次元で調節することは難しかった。そのため、発熱源を筐体内部に有する装置にとって最適な放熱状態を実現することが困難であった。

本発明の目的は、放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供することである。

本発明の第１の態様に係る放熱構造は、内部に発熱源を収容する筐体に配置される放熱構造であって、互いに対向する複数の構成部材を備え、前記構成部材は、配列された複数の凹形状を備え、一の前記構成部材の複数の前記凹形状のうち少なくとも一部は、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の少なくとも一部と対向しており、複数の前記凹形状のうち少なくとも一部には、排気口が形成されている。

本発明により、放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る放熱構造を有する筐体を示す斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る放熱構造を有する筐体を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例１に係る放熱構造について説明する断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例２に係る放熱構造について説明する断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例３に係る放熱構造について説明する断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例４に係る放熱構造について説明する断面図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態１に係る放熱構造３００を備える筐体２００を示す斜視図である。図１では、筐体２００が部分的に切断され、筐体２００の内部が部分的に示されている。図２は、実施の形態１に係る放熱構造３００を備える筐体２００を示す断面図である。具体的には、図２は、筐体２００を図１に示すＩＩ−ＩＩ切断線で切断した断面を第１の筐体部の側面部２１２側から見た断面図である。なお、本明細書において、Ｘ軸方向を筐体２００の左右方向とし、Ｙ軸方向を筐体２００の上下方向とし、Ｚ軸方向を筐体２００の前後方向とする。

図１に示すように、筐体２００は、発熱源１０２を搭載した基板１０１を収容する。発熱源１０２は、筐体２００の内部に配置され自ら発熱する部品であり、例えば、基板１０１上に搭載される電子部品等の他、モータのようなデバイス等である。本明細書では、発熱源１０２として、基板１０１上に搭載された形態をとるものを例に挙げて説明する。また、本明細書では、説明簡略化のため、筐体２００内に１つの発熱源１０２が存在する例を説明するが、筐体２００内に発熱源１０２は複数収容されていてもよい。また、筐体２００内には、ヒートシンク様式の部材が配置されていてもよく、発熱源１０２と当該ヒートシンク様の部材との間に、伝熱性のシートや熱伝導グリス等が配置されていてもよい。また、基板１０１は、Ｙ−Ｚ平面に実質的に平行となるように、筐体２００の内部に収容されている。また、発熱源１０２は、基板１０１の第１の筐体部２１０（後述）の側面部２１２側の表面上に搭載されている。

筐体２００は、通常、複数の部材で構成されており、当該複数の部材が組み立てられることにより、筐体２００が形成される。本実施の形態１では、第１の筐体部２１０と、第２の筐体部２２０とを備える。換言すれば、筐体２００は、第１の筐体部２１０と第２の筐体部２２０とが組み合わされることにより、筐体２００が形成される。また、第１の筐体部２１０は、筐体２００のＸ軸の＋側を構成し、第２の筐体部２２０は、筐体２００のＸ軸の−側を構成する。

第１の筐体部２１０は、底面部２１１、Ｙ−Ｚ平面に実質的に平行な側面部２１２、天面部２１３、Ｘ−Ｙ平面に実質的に平行な２つの側面部２１４、２１５を備えている。また、側面部２１４は、側面部２１２及び天面部２１３の前側（Ｚ軸の−側）に設けられており、側面部２１５は、と後側（Ｚ軸の＋側）とに設けられている。また、側面部２１４及び側面部２１５は、側面部２１２から第２の筐体部２２０の側面部２２２に亘って延出している。また、天面部２１３は、側面部２１２から第２の筐体部２２０の側面部２２２に亘って延出している。
また、側面部２１２の下部には、複数の吸気口２１２Ａが形成されている。また、側面部２１２の上部には、複数の排気口２１２Ｂが形成されている。また、天面部２１３には、複数の排気口２１３Ａが形成されている。

第２の筐体部２２０は、底面部２２１、Ｙ−Ｚ平面に実質的に平行な側面部２２２、天面部２２３を備えている。すなわち、側面部２２２は、第１の筐体部２１０の側面部２１２と対向している。また、天面部２２３は、側面部２２２から第１の筐体部２１０の側面部２１２に亘って延出している。また、第２の筐体部２２０の天面部２２３は、第１の筐体部２１０の天面部２１３よりも下側（Ｙ軸の−側）に位置している。
また、側面部２２２の下部には、複数の吸気口２２２Ａが形成されている。また、側面部２２２の上部には、複数の排気口２２２Ｂが形成されている。また、天面部２２３には、複数の排気口２２３Ａが形成されている。

放熱構造３００は、内部に発熱源１０２を収容する筐体２００に配置される。具体的には、互いに対向する複数の構成部材としての第１の筐体部２１０の天面部２１３、第２の筐体部２２０の天面部２２３を備える。なお、放熱構造３００は、第１の筐体部２１０の天面部２１３及び第２の筐体部２２０の天面部２２３以外の構成を備えていてもよい。

第１の筐体部２１０の天面部２１３は、配列された複数の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆを備えている。具体的には、第１の筐体部２１０の天面部２１３は、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって段階的に高くなるように複数の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆを備えている。
より具体的には、凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆは、発熱源１０２の直上から第１の筐体部２１０のＺ軸の−側の端部及びＺ軸の＋側の端部に向かって、この順に、配置されている。また、凹形状２１３Ｂと凹形状２１３Ｃの深さは同じであり、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆより深い。凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの深さは、この順に浅くなっている。
また、複数の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆのうち少なくとも一部には、排気口２１３Ａが形成されている。具体的には、図１及び図２に示す例では、天面部２１３に設けられる複数の排気口２１３Ａは、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部に設けられている。

第２の筐体部２２０の天面部２２３は、配列された複数の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆを備えている。具体的には、第２の筐体部２２０の天面部２２３は、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって段階的に高くなるように複数の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆを備えている。
具体的には、凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆは、発熱源１０２の直上から第２の筐体部２２０のＺ軸の−側の端部及びＺ軸の＋側の端部に向かって、この順に、配置されている。凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの深さは、この順に浅くなっている。
また、複数の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆのうち少なくとも一部には、排気口２２３Ａが形成されている。具体的には、図１及び図２に示す例では、天面部２２３に設けられる複数の排気口２２３Ａは、凹形状２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面部に設けられている。

また、第１の筐体部２１０の天面部２１３の複数の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆのうち少なくとも一部は、第２の筐体部２２０の天面部２２３の複数の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの少なくとも一部と対向している。
具体的には、図１及び図２に示す例では、第１の筐体部２１０の凹形状２１３Ｂと第２の筐体部２２０の凹形状２２３Ｂとは対向している。換言すれば、第１の筐体部２１０の凹形状２１３ＢのＺ軸方向の位置と第２の筐体部２２０の凹形状２２３ＢのＺ軸方向の位置とは実質的に同じ位置である。
同様に、第１の筐体部２１０の凹形状２１３Ｃと第２の筐体部２２０の凹形状２２３Ｃとは対向している。また、第１の筐体部２１０の凹形状２１３Ｄと第２の筐体部２２０の凹形状２２３Ｄとは対向している。また、第１の筐体部２１０の凹形状２１３Ｅと第２の筐体部２２０の凹形状２２３Ｅとは対向している。また、第１の筐体部２１０の凹形状２１３Ｆと第２の筐体部２２０の凹形状２２３Ｆとは対向している。

また、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆに設けられる排気口２１３Ａの数は、この順に多くなっている。換言すれば、天面部２１３において、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆに設けられる排気口２１３Ａの数は、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって、多くなっている。図２に示す例では、凹形状２１３Ｅ、２１３Ｆに設けられる排気口２１３Ａの数は、凹形状２１３Ｄに設けられる排気口２１３Ａの数より多くなっている。

また、凹形状２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆに設けられる排気口２２３Ａの幅（Ｚ軸に平行な長さ）は、この順に広くなっている。換言すれば、天面部２２３において、凹形状２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆに設けられる排気口２２３Ａの幅は、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって、広くなっている。

また、凹形状２１３Ｄに設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と、凹形状２２３Ｄに設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置は異なっている。
また、凹形状２１３Ｅに設けられる複数の排気口２１３Ａの少なくとも一部と、凹形状２２３Ｅの排気口２２３Ａの少なくとも一部とは、少なくともＺ軸方向において、重なる位置に設けられている。
また、凹形状２１３Ｆに設けられる排気口２１３Ａは、少なくともＺ軸方向において、凹形状２２３Ｆの排気口２２３Ａと重なる位置に設けられている。
換言すれば、天面部２１３に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と天面部２２３に設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置とのズレは、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって、小さくなっている。

なお、上述した放熱構造３００の構造は一例であり、凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ及び凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの数、形状、位置等、並びに、排気口２１３Ａ及び排気口２２３Ａの数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体２００の表面（本実施の形態１では天面）の温度分布を均一化する等、自在な温度調節を行うことができる。

次に、本実施の形態１に係る放熱構造における熱の伝わり方について説明する。ここで、説明のため、図２に示すように、発熱源１０２と放熱構造３００との間において、Ｚ軸方向において凹形状２１３Ｂ、２２３Ｂが位置する領域を第１の領域Ｒ１、凹形状２１３Ｃ、２２３Ｃが位置する領域を第２の領域Ｒ２、凹形状２１３Ｄ、２２３Ｄが位置する領域を第３の領域Ｒ３、凹形状２１３Ｅ、２２３Ｅが位置する領域を第４の領域Ｒ４、凹形状２１３Ｆ、２２３Ｆが位置する領域を第５の領域Ｒ５と設定する。すなわち、第１の領域Ｒ１は、発熱源１０２の直上近傍に位置し、筐体２００内の空気が最も高温となる領域である。また、第５の領域Ｒ５は、発熱源１０２から最も離れており、筐体２００内の空気が相対的に低温となる領域である。

筐体２００内において、発熱源１０２の熱は熱伝導によって基板１０１に移動し、基板１０１は温められる。また、発熱源１０２及び温められた基板１０１によって筐体２００内の空気が温められた結果、筐体２００内には、自然対流が発生し、筐体２００の上層域は高温であり、下層域は低温である状態となる。また、第１の筐体部２１０の下部に設けられた複数の吸気口２１２Ａ、及び、第２の筐体部２２０の下部に設けられた複数の吸気口２２２Ａから筐体２００の内部へと吸気された空気も、発熱源１０２及び温められた基板１０１から熱を受け取ることにより温められる。そして、主に発熱源１０２によって温められた空気は、筐体２００の内面等に対流熱伝達によって放熱しつつ、浮力によって上昇し、放熱構造３００を構成する凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ及び凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面にぶつかる。そして、凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ及び凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆは、筐体２００の内部の空気から筐体２００への伝熱量を調節する役割を果たし、筐体２００の表面の温度分布を予め定められた規格上限付近の温度で均一化する。

第１の領域Ｒ１は、発熱源１０２の直上近傍に位置し、筐体２００内の空気が最も高温となる領域である。そのため、第１の領域Ｒ１に位置する凹形状２２３Ｂには排気口２２３Ａが設けられておらず、高温の気流が直接凹形状２１３Ｂの底面部に接触しないようになっている。さらに、第１の領域Ｒ１の凹形状２１３Ｂの底面部と凹形状２２３Ｂの底面部との距離は、他の領域Ｒ２〜Ｒ５の凹形状２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部と凹形状２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面部との距離より広くなっている。これにより、主に発熱源１０２によって温められ上昇した空気からの伝熱によって温められた凹形状２２３Ｂの底面部の熱が凹形状２１３Ｂの底面部に伝達しにくくなっている。さらに、第１の領域Ｒ１の凹形状２１３Ｂは、他の領域Ｒ３〜Ｒ５の凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆよりも深い。これにより、第１の領域Ｒ１の凹形状２１３Ｂの底面部に伝達された熱が熱伝導によって筐体２００の天面部（第１の筐体部２１０の天面部２１３）の表面まで伝わりにくくしている。これにより、第１の領域Ｒ１において、筐体２００の表面温度が規格上限の温度付近に収まるようになっている。

主に発熱源１０２によって温められ上昇し、第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃの底面部にぶつかる空気の温度は、第１の領域Ｒ１の凹形状２２３Ｂの底面部にぶつかる空気の温度よりも低くなっている。そのため、第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃの底面部には排気口２２３Ａが設けられ、凹形状２２３Ｃの底面部に到達した空気の少なくとも一部が凹形状２１３Ｃの底面部に直接到達するようになっている。また、第２の領域Ｒ２の凹形状２１３Ｃの底面部と凹形状２２３Ｃの底面部との距離は、第１の領域Ｒ１の凹形状２１３Ｂの底面部と凹形状２２３Ｂの底面部との距離より狭くなっている。そのため、第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃと凹形状２１３Ｃとの間では、第１の領域Ｒ１の凹形状２２３Ｂと凹形状２１３Ｂとの間より、熱が伝わりやすくなっている。これにより、第１の領域Ｒ１の凹形状２２３Ｂの底面部に到達する空気と第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃの底面部に到達する空気との温度差の分、第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃと凹形状２１３Ｃとの間で熱が伝わりやすくしている。そのため、第２の領域Ｒ２において、筐体２００の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

第３の領域Ｒ３の凹形状２２３Ｄの底面部には第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃと同様に排気口２２３Ａが設けられており、凹形状２２３Ｄの底面部に到達した空気の少なくとも一部が凹形状２１３Ｄの底面部に直接到達するようになっている。また、第３の領域の凹形状２１３Ｄの底面部にも排気口２１３Ａが設けられている。一方、凹形状２１３Ｄに設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と、凹形状２２３Ｄに設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置は異なっている。このように、排気口２１３Ａの位置と排気口２２３Ａの位置とをずらすことにより、排気口２２３Ａを通過した空気がそのまま排気口２１３Ａを通過しないようにしている。これにより、第２の領域Ｒ２の凹形状２２３Ｃの底面部に到達する空気と第３の領域Ｒ３の凹形状２２３Ｄの底面部に到達する空気との温度差の分、第３の領域Ｒ３の凹形状２２３Ｄと凹形状２１３Ｄとの間で熱が伝わりやすくしつつ、筐体２００の表面に熱が伝わりにくくしている。そのため、第３の領域Ｒ３において、筐体２００の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

第４の領域Ｒ４の凹形状２２３Ｅの底面部に設けられた排気口２２３Ａの幅は、第３の領域Ｒ３の凹形状２２３Ｄの底面部に設けられた排気口２２３Ａの幅よりも広くなっている。また、第４の領域の凹形状２１３Ｅの底面部に設けられた排気口２１３Ａの数は、第３の領域の凹形状２１３Ｄの底面部に設けられた排気口２１３Ａの数よりも多くなっている。そして、凹形状２１３Ｅに設けられる複数の排気口２１３Ａの少なくとも一部と、凹形状２２３Ｅの排気口２２３Ａの少なくとも一部とは、少なくともＺ軸方向において、重なる位置に設けられている。そのため、第４の領域Ｒ４において、排気口２２３Ａを通過した空気の少なくとも一部がそのまま排気口２１３Ａを通過するようになっている。これにより、第３の領域Ｒ３の凹形状２２３Ｄの底面部に到達する空気と第４の領域Ｒ４の凹形状２２３Ｅの底面部に到達する空気との温度差の分、第４の領域Ｒ４の凹形状２２３Ｅと凹形状２１３Ｅとの間で熱が伝わりやすくている。そのため、第４の領域Ｒ４において、筐体２００の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

第５の領域Ｒ５は、発熱源１０２から最も離れており、筐体２００内の空気が相対的に低温となる領域である。そのため、第５の領域Ｒ５の凹形状２２３Ｆの深さ及び凹形状２１３Ｆの深さは最も浅く、図２に示す例では、深さがない。さらに、第５の領域Ｒ５の凹形状２２３Ｆの底面部に設けられる排気口２２３Ａの幅は、第４の領域Ｒ４の凹形状２２３Ｅの底面部に設けられる排気口２２３Ａの幅よりも広く、図２に示す例では、排気口２２３Ａは、凹形状２１３Ｆの底面部に設けられる全ての排気口２１３Ａと重複している。そのため、第５の領域Ｒ５において、排気口２２３Ａを通過した空気は、そのまま排気口２１３Ａを通過するようになっている。これにより、第４の領域Ｒ４の凹形状２２３Ｅの底面部に到達する空気と第５の領域Ｒ５の凹形状２２３Ｆの底面部に到達する空気との温度差の分、第５の領域Ｒ５の凹形状２２３Ｆと凹形状２１３Ｆとの間で熱が伝わりやすくている。そのため、第５の領域Ｒ５において、筐体２００の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

以上に説明した実施の形態１に係る放熱構造３００によれば、天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ及び天面部２１３に対向する天面部２２３の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの数、形状、位置等、並びに、排気口２１３Ａ及び排気口２２３Ａの数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体２００の表面の温度分布を調節することができる放熱構造３００を提供することができる。

また、第１の筐体部２１０の天面部２１３において、凹形状２１３Ｂと凹形状２１３Ｃの深さは同じであり、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆより深い。また、凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの深さは、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって浅くなっている。
また、第２の筐体部２２０の天面部２２３において、凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの深さは、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって浅くなっている。
これにより、第２の筐体部２２０の天面部２２３の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面部と、第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部との距離を調節することができる。そのため、第２の筐体部２２０の天面部２２３の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面部から第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部への伝熱を、筐体２００内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。
また、第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの深さを調節することにより、当該凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部から筐体２００の表面への伝熱を、筐体２００内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

また、第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆに設けられる排気口２１３Ａの数は、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって多くなっている。
これにより、凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部に到達した空気からの筐体２００の天面部の伝熱量を、筐体２００内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

また、第２の筐体部２２０の天面部２２３の凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆに設けられる排気口２２３Ａのサイズは、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって大きくなっている。
これにより、主に発熱源１０２によって温められ上昇し、凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの底面部に到達した空気が、第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの底面部に到達する度合いを、筐体２００内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

また、天面部２１３に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と天面部２２３に設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置とのズレは、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって、小さくなっている。
これにより、第２の筐体部２２０の天面部２２３の凹形状２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの排気口２２３Ａを通過した空気が、直接、第１の筐体部２１０の天面部２１３の凹形状２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの排気口２１３Ａを通過する量や流速を、筐体２００内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

次に、図３乃至図６を参照しながら、本実施の形態１に係る放熱構造３００の変形例について説明する。図３乃至図６は、変形例に係る放熱構造３００を構成する天面部２１３に設けられる凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆを代表する凹形状２１３Ｘと、天面部２２３に設けられる凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆを代表する凹形状２２３Ｘとを示す断面図である。

上記実施の形態１では、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘの深さ、排気口２１３Ａ及び排気口２２３Ａのサイズ、排気口２１３Ａ及び排気口２２３Ａの数、排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置とのズレ量、凹形状２１３Ｘの底面部と２２３Ｘの底面部との距離といった各パラメータが、全て、発熱源１０２の直上近傍から離れるにしたがって熱が天面部２１３へより伝わりやすい方向に調整されていた。しかし、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘの各パラメータの調整の仕方は、上記実施の形態１に限定されるものではない。互いに対向する凹形状２１３Ｘと凹形状２２３Ｘとの組み合わせ毎に、個別に、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータと、熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータとを組み合わせることによって、より細かい調整が可能となる。以下の変形例１〜４では、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘの各パラメータの調整の他の例を示す。

図３乃至図６に示す変形例１〜４では、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘの発熱源１０２からの距離、凹形状２２３Ｘの底面部付近の空気の温度等、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘの位置や周囲に関する条件は同一である。そして、変形例１〜４は、凹形状２１３Ｘ及び凹形状２２３Ｘのそれぞれの上記パラメータを個別に熱が伝わりやすい方向又は熱が伝わりにくい方向に調整することによって、天面部２１３の温度が同じになるように調整する例である。

変形例１
図３は、実施の形態１の変形例１に係る放熱構造３００Ａを示す。変形例１に係る放熱構造３００Ａでは、凹形状２１３Ｘの底面部に２つの排気口２１３Ａが形成されている。また、凹形状２２３Ｘの底面部に３つの排気口２２３Ａが形成されている。また、凹形状２１３Ｘの底面部に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と、凹形状２２３Ｘの底面部に設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置とは、異なっている。また、凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との間には、所定の距離だけ離間している。

変形例２
図４は、実施の形態１の変形例２に係る放熱構造３００Ｂを示す。変形例２に係る放熱構造３００Ｂでは、変形例２の凹形状２１３Ｘの底面部に形成された排気口２１３Ａのサイズは、変形例１の凹形状２１３Ｘの底面部に形成された排気口２１３Ａのサイズより小さくなっている。また、変形例２の凹形状２１３Ｘの底面部に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と、凹形状２２３Ｘの底面部に設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置とは、変形例１と同様に、異なっている。また、変形例２の凹形状２１３Ｘの深さは、変形例１の凹形状の２１３Ｘの深さよりも浅くなっている。一方で、変形例２の凹形状２２３Ｘの形状及び排気口２２３Ａの数及びサイズは、変形例１の凹形状２２３Ｘと同じとなっている。そのため、変形例２の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離は、変形例１の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離より広くなっている。すなわち、変形例２では、変形例１と比べて、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータ（凹形状２１３Ｘの深さ）と、熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータ（排気口２１３Ａのサイズ、及び、凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離）とが組み合わされている。これにより、変形例２に係る放熱構造３００Ｂでは、最終的に、天面部２１３に伝わる熱や温度が、変形例１に係る放熱構造３００Ａと同様となるように調整されている。

変形例３
図５は、実施の形態１の変形例３に係る放熱構造３００Ｃを示す。変形例３に係る放熱構造３００Ｃでは、凹形状２１３Ｘの底面部に、変形例２の排気口２１３Ａと同じサイズを有する１つの排気口２１３Ａが形成されている。また、凹形状２１３Ｘの底面部に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置は、凹形状２２３Ｘの底面部に設けられる排気口２２３Ａのうち中央の排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置と、同じになっている。また、変形例３の凹形状２１３Ｘの深さは、変形例２の凹形状の２１３Ｘの深さよりもさらに浅くなっている。一方で、変形例３の凹形状２２３Ｘの形状及び排気口２２３Ａの数及びサイズは、変形例１及び変形例２の凹形状２２３Ｘと同じとなっている。そのため、変形例３の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離は、変形例２の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離よりさらに広くなっている。すなわち、変形例３では、変形例１及び変形例２と比べて、熱がさらに伝わりやすい方向に調整されたパラメータ（凹形状２１３Ｘの深さ、及び、排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置との重複）と、熱がさらに伝わりにくい方向に調整されたパラメータ（排気口２１３Ａのサイズ及び数、並びに、凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離）とが組み合わされている。これにより、変形例３に係る放熱構造３００Ｃでは、最終的に、天面部２１３に伝わる熱や温度が、変形例１及び変形例２に係る放熱構造３００Ａ、３００Ｂと同様となるように調整されている。

変形例４
図６は、実施の形態１の変形例４に係る放熱構造３００Ｄを示す。変形例４に係る放熱構造３００Ｄでは、凹形状２１３Ｘの底面部に、変形例２及び変形例３の排気口２１３Ａと同じサイズを有する３つの排気口２１３Ａが形成されている。また、凹形状２１３Ｘの底面部に設けられる排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置は、凹形状２２３Ｘの底面部に設けられる排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置と、同じになっている。また、変形例４の凹形状２１３Ｘの深さは、変形例１の凹形状の２１３Ｘの深さよりもさらに深くなっている。一方で、変形例４の凹形状２２３Ｘの形状及び排気口２２３Ａの数及びサイズは、変形例１〜変形例３の凹形状２２３Ｘと同じとなっている。そのため、変形例４の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離は、変形例１の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離よりさらに小さくなっている。具体的には、変形例４の凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部とは実質的に接している。すなわち、変形例４では、変形例１〜変形例３と比べて、熱がさらに伝わりやすい方向に調整されたパラメータ（凹形状２１３Ｘの底面部と凹形状２２３Ｘの底面部との距離、並びに、排気口２１３ＡのＺ軸方向の位置と排気口２２３ＡのＺ軸方向の位置との重複及び重複する数）と、熱がさらに伝わりにくい方向に調整されたパラメータ（凹形状２１３Ｘの深さ、及び、排気口２１３Ａのサイズ）とが組み合わされている。これにより、変形例４に係る放熱構造３００Ｄでは、最終的に、天面部２１３に伝わる熱や温度が、変形例１〜変形例３に係る放熱構造３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃと同様となるように調整されている。

変形例１〜４に示したように、各々のパラメータには無数の組み合わせが存在し、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータと熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータとを細かく組み合わせることによって、場所毎（凹形状２１３Ｘと凹形状２２３Ｘの組み合わせ毎）に自在な温度調整が可能となる。なお、上記変形例１〜４では、便宜上、凹形状２２３Ｘは共通形状を有し、凹形状２１３Ｘのパラメータのみを調整している。しかし、実際には、凹形状２１３Ｘだけでなく、凹形状２２３Ｘの各パラメータも熱が伝わりやすい方向や熱が伝わりにくい方向に適宜調整することにより、更に細かい調整が可能であることは言うまでもない。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、放熱構造３００が筐体２００の天面部（第１の筐体部２１０の天面部２１３及び第２の筐体部２２０の天面部２２３）に設けられる例を示したが、同様の構成を有する放熱構造３００は筐体２００の他の面に設けられてもよい。ただし、放熱構造３００には排気口を設けるため、放熱構造３００は筐体２００の上部に位置することが好ましい。また、筐体２００の複数の面に放熱構造３００が設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、放熱構造３００において、Ｚ軸方向に沿って天面部２１３、２２３が段階的に高くなる例を示したが、天面部２１３、２２３は、Ｙ軸に実質的に直交する面内のあらゆる方向に沿って段階的に高くなるように形成されてもよい。これは、放熱構造３００が筐体２００の他の面に設けられる場合も同様である。実際の装置では、筐体２００内に複数の発熱源１０２が配置されたり、ヒートシンク様部品が配置されたりする。そのため、発熱源１０２の配置やヒートシンク様部品の形状によって、筐体２００内の空気の温度や流速の分布は複雑になる。そのため、筐体２００内の空気の温度や流速の分布に応じて、放熱構造３００の凹形状の深さの変化は規則的及び段階的でなくてもよく、場所ごとに自由に変更され得る。

また、放熱構造３００における凹形状のサイズ及び形状は任意に変更されてもよい。具体的には、放熱構造３００における凹形状のサイズ及び形状の少なくとも一方は、凹形状と発熱源１０２との距離や筐体２００内の空気の温度や流速の分布に応じて、決定されてもよい。上記実施の形態では、凹形状の深さを場所ごとに変化させる例を示したが、凹形状の底面部の表面及び裏面や壁面を傾斜させたり、凹形状の底面部や壁部の厚みを変更したりすることによって、空気を任意の方向に導いてもよい。また、凹形状の壁部の高さを変化させてもよく、当該壁部に貫通穴を設けてもよい。
また、対向する２つの凹形状（例えば、凹形状２１３Ｂと凹形状２２３Ｂ）において、上記の変更を行うことによって、筐体２００の表面の温度分布の調節量がさらに増加する。
また、放熱構造３００において互いに対向する凹形状の底面部（例えば、凹形状２１３Ｂの底面部と凹形状２２３Ｂの底面部）との距離は、凹形状と発熱源１０２との距離や筐体２００内の空気の温度や流速の分布に応じて、決定されてもよい。なお、対向する２つの凹形状の底面部は接触していてもよい。この場合、２つの凹形状において直接的に熱が伝導されるが、このことも、筐体２００の表面の温度分布の調節するためのパラメータの１つとなり得る。

また、放熱構造３００に設けられる凹形状の配置や数は、筐体２００内部の温度分布に応じて場所毎に最適化されるものであり、上記実施の形態１に示す配置及び数に限定されるものではない。すなわち、放熱構造３００の凹形状の配列は、凹形状と発熱源１０２との距離や筐体２００内の空気の温度や流速の分布に応じて決定されてもよい。また、上記実施の形態１では、隣り合う凹形状が互いに隣接し一体として第１の筐体部２１０の天面部２１３及び第２の筐体部２２０の天面部２２３を形成する例を示したが、それぞれの凹形状は離間して配置されていてもよく、重なって配置されてもよい。放熱構造３００において、重なり合った凹形状が複数設けられてもよく、一方の重なり合った凹形状は他の凹形状と離間して配置され、他の重なり合った凹形状は他の凹形状と隣接して配置されてもよい。

また、放熱構造３００における複数の凹形状に設けられる排気口２１３Ａ、２２３Ａの形状、数、及び、配置の少なくとも１つは、凹形状と発熱源１０２との距離や筐体２００内の空気の温度や流速の分布に応じて決定されてもよい。また、上記実施の形態では、吸気口２１２Ａ、２２２Ａ及び排気口２１３Ａ、２２３Ａ、２１２Ｂ、２２２Ｂの形状が矩形形状である例を示したが、当該吸気口２１２Ａ、２２２Ａ及び排気口２１３Ａ、２２３Ａ、２１２Ｂ、２２２Ｂの形状は、三角形、多角形、円形、等の形状であってもよい。当該吸気口２１２Ａ、２２２Ａ及び排気口２１３Ａ、２２３Ａ、２１２Ｂ、２２２Ｂの形状も、筐体２００の表面の温度分布の調節するためのパラメータの１つとなり得る。また、当該２１２Ａ、２２２Ａ及び排気口２１３Ａ、２２３Ａ、２１２Ｂ、２２２Ｂのサイズ、数、配置の変更を行うことによって、筐体２００の表面の温度分布の調節量がさらに増加する。

また、放熱構造３００は、凹形状の代わりに凸形状を備えていてもよい。具体的には、例えば、第１の筐体部２１０の天面部２１３は、凹形状２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆの代わりに凸形状を備えていてもよい。また、第２の筐体部２２０の天面部２２３は、凹形状２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆの代わりに凸形状を備えていてもよい。当該凸形状の数、形状、位置等、並びに、当該凸形状に設けられる排気口の数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体２００の表面（本実施の形態１では天面）の温度分布を調節することができる。

また、上記実施の形態において、放熱構造３００が、互いに対向する、筐体２００の構成部材である第１の筐体部２１０の天面部２１３と第２の筐体部２２０の天面部２２３とから形成される例を示したが、放熱構造３００は、筐体２００の構成部材以外の別部材によって形成されてもよい。また、放熱構造３００は、３つ以上の互いに対向する部材によって形成されてもよい。また、筐体２００内に、放熱分散機能を有するフレーム部材を配置する場合、当該フレーム部材と組み合わせて放熱構造３００が構成されてもよい。

また、本発明に係る放熱構造３００による筐体２００表面の温度分布調節は、当該温度分布の均一化だけに限定されない。例えば、放熱構造３００は、筐体２００内外において、人体接触の危険がない領域がある場合に、当該領域に敢えて筐体２００内の空気の熱を集中させて伝熱させる調節を行ってもよい。また、ユーザ操作部等、筐体２００において低温にしておくことが望ましい領域がある場合、放熱構造３００は、当該領域に筐体２００内の空気の熱を伝熱させない調節を行ってもよい。

また、上記実施の形態では、筐体２００内において発熱源１０２等によって温められた空気がいわゆる自然対流によって対流する例を示したが、ファン等を用いた強制対流によって筐体２００内の空気が対流する場合にも、本発明の放熱構造３００は適用可能である。

１０１ 基板
１０２ 発熱源
２００ 筐体
２１０ 第１の筐体部
２１１ 底面部
２１２ 側面部
２１３ 天面部
２１３Ａ 排気口
２１３Ｂ、２１３Ｃ、２１３Ｄ、２１３Ｅ、２１３Ｆ 凹形状
２１４ 側面部
２１５ 側面部
２２０ 第２の筐体部
２２１ 底面部
２２２ 側面部
２２３ 天面部
２２３Ａ 排気口
２２３Ｂ、２２３Ｃ、２２３Ｄ、２２３Ｅ、２２３Ｆ 凹形状
３００、３００Ａ、３００Ｂ、３００Ｃ、３００Ｄ 放熱構造
Ｒ１ 第１の領域
Ｒ２ 第２の領域
Ｒ３ 第３の領域
Ｒ４ 第４の領域
Ｒ５ 第５の領域

Claims (10)

1. 内部に発熱源を収容する筐体に配置される放熱構造であって、
   互いに対向する複数の構成部材を備え、
   前記構成部材は、配列された複数の凹形状を備え、
   一の前記構成部材の複数の前記凹形状のうち少なくとも一部は、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の少なくとも一部と対向しており、
   複数の前記凹形状のうち少なくとも一部には、排気口が形成されている、放熱構造。
2. 複数の前記凹形状のサイズ及び形状の少なくとも一方は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項１に記載の放熱構造。
3. 前記構成部材における複数の前記凹形状の配列は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項１又は２に記載の放熱構造。
4. 複数の前記凹形状に設けられる前記排気口の形状、数、及び、配置の少なくとも１つは、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項１乃至３の何れか一項に記載の放熱構造。
5. 一の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部と、当該一の前記構成部材の複数の前記凹形状の前記底面部と対向する、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部との距離は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載の放熱構造。
6. 複数の前記凹形状の深さは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって浅く又は深くなる、請求項１乃至５の何れか一項に記載の放熱構造。
7. 複数の前記凹形状に設けられる前記排気口の数は、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって多く又は少なくなる、請求項１乃至６の何れか一項に記載の放熱構造。
8. 複数の前記凹形状に設けられる前記排気口のサイズは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって大きく又は小さくなる、請求項１乃至７の何れか一項に記載の放熱構造。
9. 一の前記構成部材に設けられる複数の前記排気口のうち少なくとも一部の位置は、他の前記構成部材に設けられる複数の前記排気口の少なくとも一部の位置と異なっており、
   一の前記構成部材に設けられる前記排気口の位置と他の前記構成部材に設けられる前記排気口の位置とのズレは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって小さく又は大きくなる、請求項１乃至８の何れか一項に記載の放熱構造。
10. 一の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部と、当該一の前記構成部材の複数の前記凹形状の前記底面部と対向する、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部との距離は、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって狭く又は広くなる、請求項１乃至９の何れか一項に記載の放熱構造。

Images