JP7126771B2 - 電子装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも下部空間と上部空間とを有する筐体内に、発熱性電子部品から発せられる熱を放熱する放熱部材が設けられた電子装置に関する。

特許文献１に、電子部品の放熱構造を有する電子装置に関する発明が記載されている。
特許文献１に記載された電子装置は、インダッシュタイプのカーナビゲーションであり、筐体の前面部分にディスプレイが設けられている。筐体の内部では、上方空間にＤＶＤドライブが収納され、下部空間にハードディスクドライブが収納され、下部空間と上部空間の中間に基板が設けられ、この基板に発熱量の大きな電子部品が実装されている。

発熱量の大きな電子部品の上面に、熱伝導シートを挟んで２つの熱伝導部材が接合されている。熱伝導部材はアルミや銅合金などの熱伝導率の高い材料で形成されている。それぞれの熱伝導部材には、電子部品とは反対側にＬ字形状の端部が設けられており、それぞれの端部が、筐体の側面にねじで固定されている。また筐体の後方側面にファンが設けられている。

特許文献１に記載された電子装置は、筐体の後方の側面に設けられたファンによる冷却効果に加えて、電子部品から発せられた熱が、熱伝導部材を伝わって、その熱伝導部材の低温側の端部に導かれる。さらに熱は、熱伝導部材の端部から筐体の側面に伝えられ、コンソール部内の空気の対流や低温部への放射によって放熱される。

特開２０１０－２１９１７５号公報

特許文献１に記載された電子装置は、２つの熱伝導部材の熱伝導によって電子部品から発せられる熱を筐体の側面に導いているが、筐体の後方の側面に設けられたファンと熱伝導部材とが離れて位置しているため、熱伝導部材から筐体の内部空間に放射されて内部空間に滞留する熱を筐体の外部に効率的に排出するのは難しい。また、筐体の内部は基板によって上部空間と下部空間に設けられているが、電子部品と熱伝導部材が共に上部空間に位置しているため、狭い空間である上部空間に熱が籠りやすくなり、電子部品から発せられる熱を効果的に冷却するのが難しい。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、筐体内に設けられた発熱性電子部品から発せられる熱を筐体の外に効果的に放出することができる電子装置を提供することを目的としている。

本発明は、筐体の内部が、仕切り板によって下部空間と上部空間の少なくとも２つの空間に仕切られている電子装置において、
前記下部空間に、発熱性電子部品および前記発熱性電子部品から熱が与えられる放熱部材と、空気流発生装置とが設けられ、前記放熱部材は、前記仕切り板と平行な平面に沿って延びる複数のフィンと、複数の前記フィンの間に位置して前記平面に沿って延びる複数の放熱溝とを有し、前記空気流発生装置によって前記放熱溝内に空気流が形成され、
前記仕切り板に、中間導入口と中間導出口とが開口し、前記中間導入口と前記中間導出口の一方が前記空気流発生装置に対向し、他方が前記フィンおよび前記放熱溝に前記平面に沿って対向し、
前記上部空間に、前記中間導入口に通じる空間と前記中間導出口に通じる空間とを仕切るフードが設けられており、

前記空気流発生装置によって、前記上部空間から前記中間導入口を経て導入された空気が前記放熱部材の前記放熱溝内に導かれ、前記放熱部材を通過した空気が、前記中間導出口から前記上部空間に向けて導出されることを特徴とするものである。

本発明の電子装置は、前記筐体には、前記上部空間を囲む上部側板が設けられ、前記上部側板に、前記上部空間内の空気を外部に導く上部導出口が形成されていることが好ましい。

本発明の電子装置は、前記上部側板に、外部の空気を前記上部空間内に導く上部導入口が形成されているものであってもよい。

本発明の電子装置は、前記上部導出口は、前記筐体の上部後側板に形成されていることが好ましい。

さらに本発明の電子装置は、前記放熱部材に形成された複数のフィンが、前記仕切り板と平行な平面に沿って屈曲して形成されていることが好ましい。

本発明の電子装置は、筐体内の下部空間に設けられた放熱部材に対し、空気流発生装置の働きで空気流が与えられ、放熱部材からの熱を吸収した加熱後の空気は下部空間から上部空間に導出される。熱せられた空気が上部空間に移動するため、下部空間の温度上昇を抑制することができ、発熱性電子部品からの熱の放熱効果を高めることができる。

本発明の実施形態の電子装置を示す斜視図、 図１に示す電子装置を、前方パネルと天井板とを外した状態で示す斜視図、 図２に示す電子装置を、下部筐体から上部筐体を分離し、さらにフードを外した状態で示す分解斜視図、 図３に示す電子装置の下部筐体内の構造を示すものであり、放熱部材を分離して示す分解斜視図、 図１に示す電子装置をＶ－Ｖ線で切断した断面図、

図１ないし図５に示す電子装置１は車載用であり、カーナビゲーションシステムにおける表示装置、または各種車両情報を表示するための表示装置として使用される。
電子装置１は筐体２を有している。筐体２は下部筐体３と上部筐体４とが上下に重ねられて固定されて構成されている。下部筐体３と上部筐体４は、いずれも金属板を加工して形成されている。筐体２はＹ１方向が前方でＹ２方向が後方、Ｘ１方向が左方向でＸ２方向が右方向、Ｚ１方向が上方でＺ２方向が下方である。

図３と図４に示すように、下部筐体３には、下部側板として、下部左側板３ａと下部右側板３ｂと下部後側板３ｃとが設けられ、さらに底板３ｅが設けられている。下部筐体３は、上方（Ｚ１方向）と前方（Ｙ１方向）が解放されている。上部筐体４には、上部側板として、上部左側板４ａと上部右側板４ｂと上部後側板４ｃとが設けられ、さらに底板である仕切り板４ｄが設けられている。上部筐体４は、上方（Ｚ１方向）と前方（Ｙ１方向）が解放されている。図１と図５に示すように、上部筐体４の上方の開放部が天井板５で塞がれており、天井板５が上部筐体４の一部となっている。下部筐体３と上部筐体４は、ねじ止めによって互いに固定されており、上部筐体４と天井板５もねじ止めによって固定されている。

図１と図５に示すように、筐体２の前方の開口部、すなわち下部筐体３と上部筐体４のそれぞれの前方に向く開放部に、前方パネル６が固定されている。前方パネル６は合成樹脂製である。前方パネル６は、筐体２の一部を構成している。図１に示すように、前方パネル６は、筐体２の前方の開口部を塞ぐ矩形状の前面板部６ａと、前面板部６ａの４辺から前方へ突出する縁突部６ｂとが一体に形成されている。図５に示すように、前方パネル６における縁突部６ｂで囲まれた凹部内に表示ユニット７が設置される。表示ユニット７には、液晶表示パネルなどの表示パネルと、複数の操作釦群などが装備されている。表示パネルで生成される表示画面は前方（Ｙ１方向）に向けられる。

電子装置１は、インダッシュタイプであり、筐体２が車室内のインストルメントパネルやダッシュボードなどに埋設されて固定される。前方パネル６は、インストルメントパネルやダッシュボードの表面に設置される。電子装置１の筐体２は、いわゆる２ＤＩＮサイズである。

電子装置１は、下部筐体３の内部空間が下部空間（Ａ）であり、上部筐体４の内部空間が上部空間（Ｂ）である。筐体２の内部は、上部筐体４の底板である仕切り板４ｄによって下部空間（Ａ）と上部空間（Ｂ）とに仕切られている。この電子装置１は上部筐体４の底板が仕切り板４ｄとなっているが、筐体２が１個の箱体として形成され、筐体の内部に、金属板または回路基板などが仕切り板４ｄとして固定されて、下部空間（Ａ）と上部空間（Ｂ）とが区分されてもよい。また、筐体２の内部が３以上の空間に仕切られ、下部空間（Ａ）の下側や上部空間（Ｂ）の上側にさらに仕切られた空間が設けられているものであってもよい。

図３と図４および図５に示すように、下部筐体３の内部には、仕切り板４ｄと平行な回路基板８が設けられている。回路基板８はねじ止めで下部筐体３の内部に固定されている。回路基板８は下部仕切り板であり、下部筐体３の内部の下部空間（Ａ）が、回路基板８によって、さらに下部上側空間（Ａ１）と下部下側空間（Ａ２）とに仕切られている。

図５に示すように、下部筐体３の内部の下部下側空間（Ａ２）内には表示ユニット駆動機構１０が収納されている。表示ユニット駆動機構１０には、スライダ１１と制御アーム１２が設けられている。図２と図３および図４に示すように、表示ユニット駆動機構１０に、モータ１８が設けられており、スライダ１１は、モータ１８の動力によって前後方向（Ｙ１－Ｙ２方向）へ往復移動させられる。スライダ１１には制御カム穴１５が形成されており。制御アーム１２の後端部に設けられた摺動突部１６が制御カム穴１５に摺動自在に挿入されている。

図１に示すように、前方パネル６の前面板部６ａには、下部に機構突出穴６ｃが開口しており、スライダ１１と制御アーム１２の前端部が機構突出穴６ｃから前方に突出している。図５に示すように、スライダ１１の前端部は、連結ピン１３によって、表示ユニット７の側部に回動自在に連結されており、制御アーム１２の前端部は、連結ピン１４によって、表示ユニット７の側部に回動自在に連結されている。図５に示すように、スライダ１１が後方（Ｙ２方向）へ移動していると、表示ユニット７が垂直姿勢で、前方パネル６の前面板部６ａの前表面にほぼ密着した姿勢である。モータ１８の動力でスライダ１１が前方へ移動すると、連結ピン１３によって、表示ユニット７の下端部７ａが前方へ押し出され、制御アーム１２の回動動作に応じて、表示ユニット７の上端部７ｂが下向きに移動させられて、表示ユニット７が斜めの姿勢になる。このとき、前方パネル６の前面板部６ａの上部領域に開口しているディスク挿入口６ｄにディスクを挿入することが可能になる。

図５に示すように、上部筐体４の内部の上部空間（Ｂ）にはディスク駆動ユニット９が配置されており、前記ディスク挿入口６ｄから挿入されたＤＶＤなどのディスクがディスク駆動ユニット９に装填されて駆動される。

図４に示すように、下部仕切り板である回路基板８の上面に、各種電子部品が実装されており、その電子部品のうちの１個または複数個が発熱性電子部品である。実施形態では、回路基板８の上面に１個の発熱性電子部品２８が実装されている。発熱性電子部品２８は、例えばＬＳＩチップがパッケージされたＩＣパッケージである。下部筐体３の内部の下部上側空間（Ａ１）には、前記発熱性電子部品２８と共に放熱部材２０が設けられている。

放熱部材２０はヒートシンクと称されるものであり、金属ケース部２１と、金属ケース部２１の内部に位置する放熱フィン部２２とを有している。金属ケース部２１と放熱フィン部２２は共にアルミニウムまたはアルミニウム合金などの空気よりも熱伝導率の高い金属材料で形成されている。金属ケース部２１と放熱フィン部２２は一体に成形されている。あるいは、別々に成形されてねじ止めなどの手段で互いに固定されていてもよい。

図４に示すように、金属ケース部２１の複数か所に、下向きの支持突部２１ａが形成され、また複数か所に取付け穴２１ｂが形成されている。回路基板８の複数か所には、雌ねじ穴８ａが形成されている。図５に示すように、金属ケース部２１の下面が、回路基板８に実装されている発熱性電子部品２８の上面に接触（密着）した状態で、支持突部２１ａが回路基板８の上面に突き当てられて、放熱部材２０が回路基板８の上に設置されている。そして、取付け穴２１ｂに挿入された取付けねじが雌ねじ穴８ａに螺着されて、回路基板８上に放熱部材２０が固定されている。金属ケース部２１の下面と発熱性電子部品２８の上面との間には熱伝導性を高めるためのシリコングリスなどを介在させることが好ましい。

図３と図４に示すように、下部筐体３の内部の下部上側空間（Ａ１）には空気流発生装置２５が設けられている。空気流発生装置２５は、放熱部材２０の金属ケース部２１の内部において放熱フィン部２２と隣接して設けられている。空気流発生装置２５は、回転ファンおよび回転ファンを回転させるモータを有する回転ファン装置であり、送風装置または起風装置とも呼ばれる。

放熱部材２０の放熱フィン部２２には、上方（Ｚ１方向）に立ち上がる複数のフィン２３が一定の間隔で形成されており、隣り合うフィン２３の間に空気流路２４が形成されている。空気流路２４は、両側がフィン２３で区画されて上部が解放された放熱溝である。フィン２３および空気流路２４は、仕切り板４ｄと平行な平面（Ｘ－Ｙ平面）に沿って湾曲している。図４に示すように、空気流発生装置２５は吸気口２５ａが上方（Ｚ１方向）に向けられ、送風口２５ｂが、放熱フィン部２２の導入側端部２２ａに向けられている。吸気口２５ａから吸引された空気はファンの回転で送風口２５ｂに送り出され、送風口２５ｂから、放熱フィン部２２の導入側端部２２ａに与えられる。この空気は、空気流路２４を通過しながら、フィン２３から熱量を奪い、放熱フィン部２２の導出側端部２２ｂに導かれる。

図３と図４に示すように、空気流発生装置２５の送風口２５ｂから放熱フィン部２２に空気流が与えられる送風方向は、右方向（Ｘ２方向）よりもやや後方（Ｙ２方向）に傾いている。本発明では、この送風方向が、右方向（Ｘ２方向）あるいは右方向（Ｘ２方向）と後方（Ｙ２方向）との間に向けられていることが好ましい。図３と図４に示すように、放熱フィン部２２の導出側端部２２ｂは、放熱部材２０の金属ケース部２１の後方壁部２１ｃにほぼ垂直に向けられている。後方壁部２１ｃは、下部筐体３の下部後側板３ｃとほぼ平行な向きに設定されている。放熱フィン部２２のフィン２３および空気流路２４が、導入側端部２２ａから導出側端部２２ｂに向けて湾曲しているため、放熱部材２０の前後方向（Ｙ１－Ｙ２方向）への幅寸法を小さくでき、しかも空気流路２４の経路を長くして、放熱効果または冷却効果を高めることができるようになっている。

図２と図３に示すように、上部筐体４の底板である仕切り板４ｄに、中間導入口３１と中間導出口３２が形成されている。中間導入口３１と中間導出口３２は、仕切り板４ｄを上下に貫通する複数の穴（円形の穴）の集合体である。下部筐体３の上に上部筐体４が固定された状態で、中間導入口３１が、空気流発生装置２５の吸気口２５ａの上に位置している。また、中間導出口３２は、放熱部材２０に設けられた放熱フィン部２２の上に位置している。好ましくは、中間導出口３２は、放熱フィン部２２の後方部分および放熱フィン部２２の導出側端部２２ｂの上に位置している。

図２と図３に示すように、上部筐体４の上部左側板４ａに上部導入口３３が形成されている。上部導入口３３は、上部左側板４ａを貫通する複数の穴（円形の穴）の集合体である。上部筐体４の上部後側板４ｃには、上部導出口３４が形成されている。上部導出口３４は、上部後側板４ｃを貫通する複数の穴（円形の穴）の集合体である。上部空間（Ｂ）では、中間導入口３１から上部導入口３３までの直線距離が、中間導入口３１から上部導出口３４までの直線距離よりも短くなっている。また、中間導出口３２から上部導出口３４までの直線距離が、中間導出口３２から上部導入口３３までの直線距離よりも短くなっている。

図２と図３および図５に示すように、上部空間（Ｂ）にはフード３５が設けられている。フード３５は金属板で形成されており、下端部分が、上部筐体４の仕切り板４ｄにねじ止めされて固定されている。図５に示すように、フード３５の下向きの開口部が、仕切り板４ｄに形成された中間導出口３２を覆い、中間導出口３２がフード３５の内部空間に通じている。また、フード３５の後方（Ｙ２方向）に向けられた開口部が、上部後側板４ｃに形成された上部導出口３４を覆っており、フード３５の内部空間が、上部導出口３４に通じている。フード３５の内部空間は、中間導出口３２から上部導出口３４への空気通路となっている。

次に、電子装置１の放熱動作を説明する。
この電子装置１が稼働しているときに、下部上側空間（Ａ１）内の空気流発生装置２５のファンが連続的に回転駆動される。あるいは筐体２内の温度を測定するセンサが設けられ、センサで検知された温度が所定値に達したときに、ファンが回転駆動される。

空気流発生装置２５のファンが回転すると、図３に示すように、空気流発生装置２５の吸気口２５ａから空気流Ｆ１が吸気される。吸気口２５ａの上に、仕切り板４ｄに形成された中間導入口３１が対向しているため、図２に示すように、上部空間（Ｂ）では、フード３５で覆われた領域以外の空気が導入空気流Ｆ２となって中間導入口３１から空気流発生装置２５の吸気口２５ａに吸気される。また、上部筐体４では、上部左側板４ａにおいて、中間導入口３１に接近した位置に上部導入口３３が形成されているため、筐体２の外部の空気が、外気流Ｆ３となって、上部導入口３３から上部空間（Ｂ）に流れ込み、中間導入口３１から吸気口２５ａに冷たい空気を供給しやすくなっている。

空気流発生装置２５では、吸気口２５ａから空気流Ｆ１を吸引し、送風口２５ｂから放熱部材２０のフィン２３および空気流路２４に向けて空気流が与えられる。この空気流は、放熱フィン部２２の導入側端部２２ａから空気流路２４の内部に導かれ、湾曲している空気流路２４に沿って導出側端部２２ｂに向けられる。発熱性電子部品２８から発せられた熱は放熱部材２０の内部を伝導し、フィン２３から空気流路２４内を流れる空気流に吸収される。

図５に示すように、放熱フィン部２２の空気流路２４内を屈曲して長い経路で移動しながら熱を吸収した空気流Ｆ４は、仕切り板４ｄに開口している中間導出口３２から上部空間（Ｂ）に位置するフード３５の内部に導出される。さらに、空気流Ｆ４は、フード３５の内部空間に導かれ、上部後側板４ｃに形成された上部導出口３４から排出空気流Ｆ５となって、外部空間に排出される。

電子装置１では、筐体２の内部の狭い下部空間（Ａ）内に、またさらに区画された下部上側空間（Ａ１）内に、発熱性電子部品２８と放熱部材２０が設けられている。そのため、下部上側空間（Ａ１）および下部空間（Ａ）内に熱が籠りやすい構造である。しかし、空気流発生装置２５から放熱部材２０に与えられる空気流が、中間導入口３１を経て上部空間（Ｂ）から導入され、さらに放熱部材２０で加熱された空気流が、中間導出口３２から上部空間（Ｂ）に導出される。そのため、発熱性電子部品２８が存在している狭い空間である下部上側空間（Ａ１）および下部空間（Ａ）内に熱が滞留するのを防ぐことができる。

上部空間（Ｂ）においては、中間導出口３２から上部導出口３４に至る空気通路を形成するフード３５が設けられているため、熱せられた空気が上部導出口３４から外部に放出されやすくなる。熱せられた空気が上部空間（Ｂ）に停滞しにくくなるため、上部空間（Ｂ）内の温度上昇を抑制することができ、中間導入口３１から空気流発生装置２５に上部空間（Ｂ）内の冷たい空気を供給することができるようになる。

なお、本発明では、上部空間（Ｂ）にフード３５が設けられていなくても、放熱部材２０に与えられる空気が上部空間（Ｂ）から導かれ、放熱部材２０で熱せられた空気が上部空間（Ｂ）に流れ出るため、下部上側空間（Ａ１）および下部空間（Ａ）内に熱が籠るのを防止する効果がある。ただし、フード３５を設けることにより、さらに上部空間（Ｂ）の温度上昇を抑制し、下部空間（Ａ）に冷たい空気を導入できるようになる。

また、電子装置１では、上部導出口３４が上部筐体４の上部後側板４ｃに形成されているため、フード３５で導かれた熱せられた空気が、上部導出口３４を通過して、上部筐体４の後方（Ｙ２方向）の外部空間に放出される。車載用の電子装置１がインストルメントパネルやダッシュボードの内部に装着された状態では、筐体２の後方に空間が形成されやすく、また筐体２の後方に熱を吸収しやすい鉄フレームなどが存在する構造となりやすい。そのため、熱せられた空気を筐体２の後方へ排出することで、筐体２の内部から排出された空気が筐体２の外部で冷却されやすくなる。

なお、実施形態の電子装置１では、図３と図４に示すように、空気流発生装置２５の送風口２５ｂが放熱フィン部２２の導入側端部２２ａに対向し、導出側端部２２ｂの上に中間導出口３２が位置している。これとは逆に、空気流発生装置２５の吸気口２５ａが送風口となり、送風口２５ｂが吸気口となるようにファンを逆回転できるようにし、この空気流発生装置２５を、放熱フィン部２２の導出側端部２２ｂに隣接させて、空気流発生装置２５の上に中間導出口３２が位置するようにし、さらに、放熱フィン部２２の導入側端部２２ａを、中間導入口３１の下側に位置させてもよい。

上記構造の電子装置１では、空気流発生装置２５の吸引力によって、上部空間（Ｂ）内の空気が、中間導入口３１から放熱部材２０に導かれ、フィン２３からの熱を奪って加熱された空気流が、空気流発生装置２５の吸気口から吸気され、空気流発生装置２５の送風口から、中間導出口３２を経てフード３５内に送り出される。この構造であっても、前記実施形態と同様に効果を奏することができる。さらに、この構造において、空気流発生装置２５を、仕切り板４ｄに固定してもよい。

１ 電子装置
２ 筐体
３ 下部筐体
４ 上部筐体
４ａ 上部左側板
４ｂ 上部右側板
４ｃ 上部後側板
４ｄ 仕切り板
６ 前方パネル
７ 表示ユニット
８ 回路基板
２０ 放熱部材
２１ 金属ケース部
２２ 放熱フィン部
２３ フィン
２４ 空気流路
２５ 空気流発生装置
２８ 発熱性電子部品
３１ 中間導入口
３２ 中間導出口
３３ 上部導入口
３４ 上部導出口
３５ フード
（Ａ） 上部空間
（Ａ１） 下部上側空間
（Ａ２） 下部下側空間
（Ｂ） 上側空間

Claims (5)

1. 筐体の内部が、仕切り板によって下部空間と上部空間の少なくとも２つの空間に仕切られている電子装置において、
   前記下部空間に、発熱性電子部品および前記発熱性電子部品から熱が与えられる放熱部材と、空気流発生装置とが設けられ、前記放熱部材は、前記仕切り板と平行な平面に沿って延びる複数のフィンと、複数の前記フィンの間に位置して前記平面に沿って延びる複数の放熱溝とを有し、前記空気流発生装置によって前記放熱溝内に空気流が形成され、
   前記仕切り板に、中間導入口と中間導出口とが開口し、前記中間導入口と前記中間導出口の一方が前記空気流発生装置に対向し、他方が前記フィンおよび前記放熱溝に前記平面に沿って対向し、
   前記上部空間に、前記中間導入口に通じる空間と前記中間導出口に通じる空間とを仕切るフードが設けられており、
   前記空気流発生装置によって、前記上部空間から前記中間導入口を経て導入された空気が前記放熱部材の前記放熱溝内に導かれ、前記放熱部材を通過した空気が、前記中間導出口から前記上部空間に向けて導出されることを特徴とする電子装置。
2. 前記筐体には、前記上部空間を囲む上部側板が設けられ、前記上部側板に、前記中間導出口に通じる空間内の空気を外部に導く上部導出口が形成されている請求項１記載の電子装置。
3. 前記上部側板に、外部の空気を前記中間導入口に通じる空間内に導く上部導入口が形成されている請求項２に記載の電子装置。
4. 前記上部導出口は、前記筐体の後方に向く前記上部側板に形成されている請求項２または３に記載の電子装置。
5. 前記放熱部材に形成された複数の前記フィンが、前記仕切り板と平行な平面に沿って屈曲して形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の電子装置。

Images