JP7326138B2 - 電子機器における放熱構造 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 ［公開の事実］ １．設置日 ：令和 １年 ６月１７日 ２．設置した場所：東日本電信電話株式会社管内 ３．設置した者 ：東日本電信電話株式会社 ４．設置した物の内容：東日本電信電話株式会社が、東日本電信電話株式会社管内の加入者の設備に、山内雄司、山崎正人、若山圭吾、金深京子、山田雅嗣、および鈴木翔が発明した放熱構造を備えた電子機器を設置した。

本発明は、熱を熱伝導によって伝達する放熱板を備えた電子機器における放熱構造に関する。

従来の電子機器における放熱構造としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されているものがある。特許文献１に開示された放熱構造は、筐体の内部の基板や電池等から発生する熱を筐体の外に排出するために、筐体に多数の通気口が形成されている。通気口は、筐体内で暖められた空気が自然対流によって効率良く筐体の外に排出されるように配設されている。

特許文献２に開示された放熱構造は、発熱部品に接触した放熱部材と、筐体に接触した伝熱部材とを接続し、発熱部品の熱を放熱部材、伝熱部材および筐体を介して大気中に放散させる構造である。
このように、従来の電子機器における放熱構造は、筐体の形状、筐体の内部に設置される基板の位置や筐体の設置状況などによって、それぞれに適した放熱構造を採ることが必要であった。
ところで、近年の電子機器は、筐体の中に複数の発熱部品が設けられることが多い。

特開２００６－７３７２５号公報 特開２０１６－６３０５５号公報

特許文献１に開示された電子機器における放熱構造では、空気の対流に依存するから放熱の効率が低いという問題があった。特許文献２に開示された電子機器における放熱構造では、複数の部材を組み合わせて熱の伝達経路を形成しているため、構造が複雑になるという問題があった。
筐体の中に複数の発熱部品が設けられて発熱量が多くなると、特許文献１や特許文献２に示す放熱構造では放熱が不足するおそれがある。

本発明の目的は、筐体内の発熱部品の熱を簡単な構造で効率良く筐体の外に放散させることが可能な電子機器における放熱構造を提供することである。

この目的を達成するために本発明に係る電子機器における放熱構造は、筐体の内部に複数の発熱部を有する電子機器における放熱構造であって、前記複数の発熱部のうちいずれか一つの発熱部の熱を放出する放熱板を備え、前記放熱板は、前記いずれか一つの発熱部と他の発熱部とを仕切り、熱の伝達を遮る遮蔽部と、前記いずれか一つの発熱部の発熱部品と接触するとともに、前記遮蔽部および前記筐体の一端部と協働して前記発熱部品を囲む受熱部と、前記受熱部から前記筐体の他端部に向けて延びて前記他端部の内面に接触する放熱部とを備えているものである。

本発明は、前記電子機器における放熱構造において、前記受熱部は、多数の貫通穴が形成された通気部を有していてもよい。

本発明は、前記電子機器における放熱構造において、前記筐体の前記他端部を構成する壁は、多数の通気口が形成された第１の壁部と、前記通気口が形成されていない第２の壁部とを有し、前記放熱部は、前記第２の壁部に接触していてもよい。

本発明においては、他の発熱部の熱が遮蔽部によって遮られ、発熱部品の熱が主に熱伝導によって受熱部と放熱部とを介して筐体に伝達され、筐体から大気中に放散される。
したがって、本発明によれば、筐体内の発熱部品の熱を簡単な構造で効率良く筐体の外に放散させることが可能な電子機器における放熱構造を提供することができる。

本発明に係る放熱構造を備えた電子機器の斜視図である。 本発明に係る放熱構造を備えた電子機器の斜視図である。 アッパーケースをロアケースから外した状態を示す電子機器の分解斜視図である。 要部を破断して示す電子機器の平面図である。 図４におけるV－V線断面図である。 図４におけるVI－VI線断面図である。 放熱板の斜視図である。 図４における筐体のVIII－VIII線断面図である。 ロアケースの一部を破断して示す断面図である。

以下、本発明に係る電子機器における放熱構造の一実施の形態を図１～図９を参照して詳細に説明する。
図１および図２に示す電子機器１は、箱状の筐体２を備えている。以下においては、便宜上、筐体２の相対的に広い二つの面を上面２Ａと下面２Ｂとして説明する。筐体２は、上面２Ａと下面２Ｂとが上下方向に並ぶ横置き状態と、上面２Ａと下面２Ｂとが水平方向に並ぶ縦置き状態とのいずれか一方の状態で使用される。筐体２は、相対的に広い上面２Ａおよび下面２Ｂと、表示部３（図１参照）を有する前面２Ｃと、配線接続部４（図２参照）を有する背面２Ｄと、前面２Ｃおよび背面２Ｄの両端どうしを接続する左側面２Ｅおよび右側面２Ｆとを有している。また、この筐体２は、上面２Ａを有するアッパーケース５と、下面２Ｂを有するロアケース６とを組み合わせることによって構成されている。アッパーケース５とロアケース６は、図３に示すように、それぞれ有底角筒状に形成され、開口部どうしを互いに対向させて組み合わせられている。

この実施の形態による筐体２は、上面２Ａと下面２Ｂとに多数の第１の通気口１１を有しているとともに、左側面２Ｅと右側面２Ｆとに多数の第２の通気口１２を有している。
第１の通気口１１は、筐体２の上面２Ａおよび下面２Ｂに開口する第１の溝１３と、この第１の溝１３の側壁１３ａ（図８参照）に開口する第１の穴１４とによって構成されている。第１の溝１３は、図１および図２に示すように、筐体２の前面２Ｃから背面２Ｄに向かう前後方向に延びており、筐体２の左右方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。第１の穴１４は、筐体２の内外を連通するように形成され、第１の溝１３の長手方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。

筐体２の上面２Ａを形成するアッパーケース５の上壁１５は、図１中に二点鎖線で示すように、第１の通気口１１が形成された第１の壁部１５ａと、第１の通気口１１が形成されていない第２の壁部１５ｂとを有している。第２の壁部１５ｂは、上面２Ａの前左側の角部分に設けられている。第２の壁部１５ｂには、第１の溝１３が形成されているが、第１の穴１４は形成されていない。

第２の通気口１２は、図１および図２に示すように、右側面２Ｆおよび左側面２Ｅに前後方向に延びるように形成された第２の溝１６と、この第２の溝１６の底に開口する第２の穴１７（図９参照）とによって構成されている。第２の溝１６は、筐体２の前後方向に延びており、筐体２の上下方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。第２の穴１７は、筐体２の内外を連通するように形成され、第２の溝１６の長手方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。この実施の形態においては、図９に示すように、第２の穴１７と対向する遮蔽板１８がアッパーケース５の内部とロアケース６の内部とにそれぞれ設けられている。図９の破断位置は、図４中にIX－IX線によって示す位置である。

ロアケース６には、図３に示すように、基板２１と、本発明に係る放熱構造２２の構成部品である放熱板２３とが収容されている。基板２１には、第１の発熱部品２４および図示していない多数の電子部品と、複数のＬＡＮコネクタ２５と、後述する放熱板２３とロアケース６の下壁２６（図５参照）との間に収容された光コネクタ２７などが実装されている。ＬＡＮコネクタ２５は、筐体２の背面２Ｄに露出し、光コネクタ２７は、ロアケース６に開閉可能に設けられた蓋体２８（図２参照）によって隠されている。

ＬＡＮコネクタ２５は、ネットワークに接続するためのＬＡＮケーブル（図示せず）が接続される。光コネクタ２７は、ロアケース６の左側後部に位置し、光回線に接続するための光ケーブル（図示せず）が接続される。光コネクタ２７は、使用時に熱を発するため、第２の発熱部品２９になる。このため、この実施の形態による電子機器１は、基板２１上の第１の発熱部品２４および他の電子部品などが熱源となる第１の発熱部３１（図３参照）と、光コネクタ２７からなる第２の発熱部品２９が熱源となる第２の発熱部３２（図５参照）とを有している。この実施の形態においては、第１の発熱部３１が本発明でいう「他の発熱部」に相当し、第２の発熱部３２が本発明でいう「いずれか一つの発熱部」に相当する。

第１の発熱部品２４および基板２１上の電子部品の熱は、これらの部品に接触した第１の発熱部３１内の空気に伝達される。この空気の温度が上昇すると、第１の発熱部３１内に自然対流が生じる。筐体２が横置き状態である場合は、この空気が主に第１の通気口１１を通って筐体２の外に排出されることにより第１の発熱部３１の熱が大気中に放散される。筐体２が縦置き状態である場合は、この空気が主に第２の通気口１２を通って筐体２の外に排出されることにより、第１の発熱部３１の熱が大気中に放散される。

第２の発熱部３２の熱は、放熱板２３と筐体２とを介して大気中に放出される。
放熱板２３は、図３に示すように、ロアケース６内の左端側（図３においては右端側）で背面２Ｄ側から前面２Ｃ側に延びるように形成されており、ロアケース６に複数の固定用ねじ３３によって固定されている。放熱板２３は、１枚の金属製の板材を所定の形状に曲げて形成されており、３つの機能部を有している。第１の機能部は、第１の発熱部３１と第２の発熱部３２とを仕切り、熱の伝達を遮る遮蔽部３４である。遮蔽部３４は、図５に示すように、基板２１に対して垂直に形成されて前後方向に延びており、第１の発熱部３１内にこもった熱が第２の発熱部３２に流入することを防ぐ。

第２の機能部は、遮蔽部３４に垂直に連接された受熱部３５である。受熱部３５は、基板２１と平行に延びており、図５および図６に示すように、光コネクタ２７の上面２７ａに接触している。この実施の形態においては、受熱部３５と光コネクタ２７の上面２７ａとの間に熱伝導が良好な材料からなるシート３６が挟み込まれている。また、受熱部３５は、光コネクタ２７より筐体２の左側面２Ｅ側に延びる通気部３７を有し、遮蔽部３４および筐体２の一端部と協働して光コネクタ２７を囲んでいる。ここでいう筐体２の一端部とは、ロアケース６の左側後部である。通気部３７には、図５および図７に示すように、多数の貫通穴３８が穿設されている。

第３の機能部は、受熱部３５から筐体２の他端部に向けて延びて筐体２の他端部の内面に接触する放熱部３９である。ここでいう筐体２の他端部とは、アッパーケース５の左側上部である。放熱部３９は、受熱部３５から段差をもって上方に突出し、アッパーケース５の上壁１５の内面と平行に延びるように受熱部３５から前側に延びている。この実施の形態による放熱部３９は、図７に示すように、受熱部３５より左右方向の幅が広くなるように形成されている。また、放熱部３９は、図６に示すように、前後方向の全域にわたってアッパーケース５の上壁１５に接触している。この上壁１５のうち、上述した第２の壁部１５ｂの内面に放熱部３９が接触している。詳述すると、放熱部３９は、上壁１５の第２の壁部１５ｂに設けられている第１の溝１３の底壁１３ｂと接触している。

このように構成された電子機器１における放熱構造２２によれば、第１の発熱部３１で生じた熱は、空気に伝達され、筐体２内に生じた空気の対流によって第１または第２の通気口１１，１２を通って空気とともに筐体２の外に排出される。第１の発熱部３１内で昇温した空気は、放熱板２３の遮蔽部３４で遮られて第２の発熱部３２に入ることはない。
第２の発熱部３２で生じた熱、すなわち光コネクタ２７の熱は、その大部分が放熱板２３の受熱部３５に熱伝導によって伝達される。光コネクタ２７の熱の一部は、第２の発熱部３２内の空気に伝達される。

受熱部３５の熱は、放熱部３９に伝導によって伝達され、さらに、放熱部３９を経由してアッパーケース５の上壁１５に伝達される。アッパーケース５における、放熱部３９と接触する第２の壁部１５ｂは、通気口となる穴が形成されていない。このため、熱の伝導が容易になり、第２の壁部１５ｂに広く熱が分散するようになる。この結果、放熱部３９の熱が上壁１５に広範囲に拡がるとともに、上壁１５に複数の第１の溝１３によって挟まれて形成された突条部分が実質的に放熱フィンとなって、効率良く大気中に放出される。

一方、光コネクタ２７に接触して暖められた第２の発熱部３２内の空気は、対流により放熱板２３の貫通穴３８を通って放熱板２３の上方に流れ、主にアッパーケース５の第１の通気口１１を通って筐体２の外に排出される。この空気が貫通穴３８を通るときに放熱板２３から空気に熱が伝達され、通気部３７（受熱部３５）が空冷によって冷却される。
このため、この実施の形態による放熱構造２２においては、第１の発熱部３１の熱が放熱板２３の遮蔽部３４によって遮られ、光コネクタ２７の熱が主に熱伝導によって受熱部３５と放熱部３９とを介して筐体２に伝達され、筐体２から大気中に放出される。
したがって、筐体２内の発熱部品の熱を簡単な構造で効率良く筐体２の外に放出することが可能な電子機器における放熱構造を提供することができる。

この実施の形態による受熱部３５は、多数の貫通穴３８が形成された通気部３７を有している。このため、通気部３７（受熱部３５）を空冷によって冷却することができるから、より一層放熱効果が高い電子機器における放熱構造を実現することができる。

この実施の形態においては、アッパーケース５の上壁１５（筐体２の他端部を構成する壁）は、多数の第１の通気口１１が形成された第１の壁部１５ａと、第１の通気口１１が形成されていない第２の壁部１５ｂとを有している。放熱部３９は、第２の壁部１５ｂに接触している。このため、放熱部３９と筐体２の外との間に上壁１５が隙間なく介在しているから、放熱板２３が外来の静電気の影響を受けることがない。このため、静電気の影響を受け難い電子機器の放熱構造を提供することができる。

１…電子機器、２…筐体、１１…第１の通気口、１２…第２の通気口、１５…上壁、１５ａ…第１の壁部、１５ｂ…第２の壁部、２２…放熱構造、２３…放熱板、２７…光コネクタ（発熱部品）、３１…第１の発熱部、３２…第２の発熱部、３４…遮蔽部、３５…受熱部、３７…通気部、３８…貫通穴、３９…放熱部。

Claims (3)

1. 筐体の内部に複数の発熱部を有する電子機器における放熱構造であって、
   前記複数の発熱部のうちいずれか一つの発熱部の熱を放出する放熱板を備え、
   前記放熱板は、
   前記いずれか一つの発熱部と他の発熱部とを仕切り、熱の伝達を遮る遮蔽部と、
   前記いずれか一つの発熱部の発熱部品と接触するとともに、前記遮蔽部および前記筐体の一端部と共に前記発熱部品を囲む受熱部と、
   前記受熱部から前記筐体の他端部に向けて延びて前記他端部の内面に接触する放熱部とを備え、
   前記筐体の前記他端部を含む壁は、多数の通気口が形成された第１の壁部と、前記通気口が形成されていない第２の壁部とを有し、
   前記放熱部は、前記筐体の前記他端部の内面と平行に延び、かつ前記受熱部から前記筐体の前記他端部に向けて延びる方向の全域において前記第２の壁部の内面に接触していることを特徴とする電子機器における放熱構造。
2. 請求項１記載の電子機器における放熱構造において、
   前記受熱部は、多数の貫通穴が形成された通気部を有していることを特徴とする電子機器における放熱構造。
3. 請求項１記載の電子機器における放熱構造において、
   前記放熱板の前記放熱部が接触する前記筐体の壁は、前記筐体の外面に開口する複数の溝を有し、
   前記複数の溝によって挟まれて形成された突条部分が実質的に放熱フィンとなることを特徴とする電子機器における放熱構造。

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