JP2012004493A

JP2012004493A - 電子機器装置

Info

Publication number: JP2012004493A
Application number: JP2010140749A
Authority: JP
Inventors: Tomoichiro Suenaga; 友一郎末永; Hiroyuki Ito; 博之伊藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2012-01-05

Abstract

【課題】密封型で所望の放熱性能を備えながら小型化が充分に図れるようにした電子機器装置を提供すること。
【解決手段】フィン２ａが中空部２ｂを有する放熱器２によりケース１の内部を密閉構造にし、冷却用ファン４による空気の流れを仕切板３と導風板４によりガイドし、空気が回路基板６に沿って流れ、放熱器２の中空部２ｂの中を通って強制循環させるようにしたもの。フィン２ａが中空部２ｂを有するので、外気に対する伝熱面積が広くなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、筐体を密閉構造にした電子機器装置に係り、特に、屋外に設置されて使用されるのに好適な電子機器装置に関する。

電子機器装置では、いうまでもなく半導体装置(半導体素子)が主な構成要素であるが、このとき用いられている半導体装置が増幅器やＣＰＵなどの場合、動作中、かなりの発熱を伴う。
そこで、或る従来技術では、このような発熱を伴う半導体装置(発熱部品)を使用する際、一方の面にひれ状のフィンが複数条設けられているヒートシンクなどと称されている放熱部材を用い、この放熱部材の他方の面に発熱部品を取り付けて放熱を図り、温度上昇の抑制が得られるようにいる(例えば、特許文献１等を参照。)。

また、例えば携帯電話の中継局装置など、屋外に設置を要する電子機器装置の場合、高度の耐候性が要求されるのは勿論、メンテナンスが簡単に行えるような筐体構造を要する。
そこで、他の従来技術では、発熱部品を放熱部材の平面部に取り付け、その上で、放熱部材のフィン部分が外部に露出した状態で筐体に密封収容することにより耐候性を得るようにしていている(例えば、特許文献２等を参照。)。

特開２００２−２９００９１号公報特開２００５−２６８８８５号公報

上記従来技術は、発熱部品から放熱部材に伝導した熱をフィン部分で空気に伝達させて放熱を図っているため、発熱部品を放熱部材に密着させる必要がある点に配慮がされておらず、筐体に密封した電子機器装置の小型化に問題があった。

従来技術の場合、発熱部品を放熱部材に密着させる必要があるため、回路基板の構成と放熱部材の平面部の形状やサイズに制約を生じてしまう上、放熱性能が放熱部材の大きさだけに依存しているため、小型化に問題が生じてしまうのである。

本発明の目的は、密封型で所望の放熱性能を備えながら小型化が充分に図れるようにした電子機器装置を提供することにある。

上記目的は、筐体を密閉構造にし、前記筐体の中の雰囲気を発熱部品に沿って強制循環させ、前記筐体の一部に設けた放熱部の放熱フィンから放熱を図る方式の電子機器装置において、前記放熱フィンが中空部を備え、前記中空部の中に前記雰囲気を通流させるガイド部材が設けられていることにより達成される。

本発明によれば、筐体内の空気が放熱フィンの中空部の中を循環するので、筐体を小さくしても外気に対する熱伝達面積が広くでき、従って、装置の小型化を容易に図ることができる。
また、本発明によれば、筐体内の空気が循環して放熱されるので、発熱部品と共に筐体内の他の部品の温度上昇も抑えることができる。

本発明の実施例に係る電子機器装置の側断面図である。本発明の実施例に係る電子機器装置の一方向からみた分解斜視図である。本発明の実施例に係る電子機器装置の他方向からみた分解斜視図である。本発明の実施例における放熱器の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面により詳細に説明する。
まず、図面の図１〜図４において、１はケース、２は放熱器、３は仕切板、４は冷却用ファン、５は導風板、６は回路基板である。
ここで、図３は、図２の矢印Ａからみた図で、図４は、図３のＢ−Ｂ線による断面図である。

そして、まず、ケース１は、例えはアルミニウム合金などの軽金属材料により、特に図２に明確に示されているように、有底の浅い箱型に作られ、これにより電子機器を密封収納する筐体の本体部分を構成するものである。

次に、放熱器２は、例えはアルミニウム合金などの熱伝導性に優れた金属材により、特に図２に明確に表されているように、ヒレ状のフィン２ａを複数条、平行に並べた形にして放熱部が形成されるようにし、その上でケース１と同じ平面形状に形成し、Ｏリング７を介在させ、ネジ８でケース１に取り付けることにより、電子機器を密封収納するための筐体の蓋部分としても機能するように構成されている。

そして、このとき、更に、この実施例では、特に図４の断面図に明確に示されているように、放熱器２があたかも蛇腹折りされたように成型され、これによりフィン２ａがそれぞれ内部に中空部２ｂを備えたものとして構成されていて、これが特徴になっている。

次に、仕切板３は、例えはアルミニウム合金などの軽金属板材により、特に図３に明確に表されているように、放熱器２とほぼ同じ幅を有し、冷却用ファン４を一方の端部に備えた板部材として作られ、冷却用ファン４により筐体内に作り出される空気(雰囲気)の流れを誘導し、前記中空部２ｂの中に通流させるガイド部材として機能する。このときの冷却用ファン４には、一例として、汎用の電動ファン(通常、ダクト形有圧電動ファン)が用いられている。

更に、導風板５は、例えばアルミニウム合金などの軽金属板材により、同じく図３に明確に表されているように、仕切板３とほぼ同じ大きさの平面部分を有し、その両側部に折り曲げ部を有する浅いコの字形の部材として作られ、冷却用ファン４により作り出される空気の流れを仕切板３と共に誘導し、前記中空部２ｂの中に通流させるガイド部材として機能する。

ここで、回路基板６は、特に図１から明らかなように、仕切板３と導風板５の間に、図示してない保持手段により、仕切板３から離れ、導風板５からも離れた状態で保持されており、これにより、回路基板６の表と裏の両面が筐体内の雰囲気に充分に曝されるようにしてある。
そして、この回路基板６に発熱部品が搭載されている。

この実施例では、回路基板６に搭載される発熱部品の一例として、ＣＰＵ９ａとＦＰＧＡ９ｂを搭載した場合が示されている。
なお、ここでＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)とは、プログラミング可能なＬＳＩデバイスのことであり、これは、信号処理などに適した半導体装置として知られているものである。

ここで、仕切板３には、図３に示すように、導風板５が取り付けられるが、このとき導風板５はコの字形をしているので、仕切板３と導風板５の間に空間Ｓが形成され、ここに回路基板６が保持されることになる。
そして、仕切板３は、図１に示すように、その背面(図１では上側の面)が、放熱器２の中空部２ｂが露出されている方の面(図１では下側の面)に接触した状態でケース１内に取り付けられる。

この結果、図１に示すように、放熱器２の中空部２ｂは仕切板３によりほぼ塞がれた状態にされるが、このとき放熱器２は、図３に示すように、その中空部２ｂの長さ方向の両端部が開放状態になるように形成されており、従って、放熱器２の中空部２ｂは、一方の端部(図１では左側の端部)では冷却用ファン４の空気吸い込み側に連通され、他方の端部(図１では右側の端部)ではケース１の内部に連通されていることになる。そして、冷却用ファン４の空気吐き出し側は、仕切板３と導風板５の間の空間Ｓに連通されている。

そこで冷却用ファン４を作動させると、ケース１の中に、図１に矢印で示されているように、空気の流れを作り出すことができる。
まず、冷却用ファン４の空気吐き出し側から排出された空気Ｌ₁ は、仕切板３と導風板５により区画された空間Ｓの中を、放熱器２の一方の端部、つまり冷却用ファン４とは反対側の端部に向けて移動してゆく。

このとき空気Ｌ₁ は、回路基板６の両面に沿って流れ、回路基板６と、ＣＰＵ９ａやＦＰＧＡ９ｂなどの高温部品から熱を奪い、高温の空気Ｈ₁ となって放熱器２の一方の端部から中空部２ｂの中に流入する。
そして、中空部２ｂの中に流入した高温の空気Ｈ₂ は、仕切板３により中空部２ｂの中に区画された状態のまま他方の端部、つまり冷却用ファン４がある方の端部まで流れてゆき、冷却用ファン４の空気吸い込み側に流入する。

このとき高温の空気Ｈ₂ は、中空部２ｂの内壁に沿って流されるので、高温の空気Ｈ₂ から熱がフィン２ａの表面に伝達され、フィン２ａの表面に接している外気に熱が伝達されることになり、この結果、高温の空気Ｈ₂ から熱が奪われて低温になった空気Ｌ₂ が冷却用ファン４の空気吸い込み側に流入されることなる。
そして、この後、冷却用ファン４の働きにより、低温の空気Ｌ₂ が低温の空気Ｌ₁ としてケース１の中に循環され、この結果、回路基板６及び高温部品から外気に熱が放散され、冷却が得られることになる。

ここで、この実施例における放熱器２の場合、ケース１内の空気、すなわち高温の空気Ｈ₁ が接するのは、各フィン２ａにある中空部２ｂの内壁であるから、その面積は、フィン２ａの表面積にほぼ匹敵する広さとなる。
しかも、このとき放熱器２での熱の伝達経路の長さは、中空部２ｂの内面からフィン２ａの表面までの寸法と同じであるから、フィン２ａの壁の厚さを薄くすれば、その分、放熱性能を上げることができる。

このとき、ケース１の中は、構造上、それほど厳密に密封される訳ではないので、放熱器２の強度に気圧を考慮する必要はなく、単に筐体の蓋としての強度が保証されればよい。
しかも、このときフィンが強度保証用のリブとして働くので、フィン２ａをかなり薄い部材にしても強度的に問題になる虞はない。

従って、この実施例によれば、放熱器２の大きさに比較して、かなり広い伝熱面積が得られる上、伝熱経路が短縮でき、この結果、密封型で所望の放熱性能を備えながら小型の電子機器装置を容易に提供することができる。

このとき図１において、ケース１の中に斜線(ハッチング)を付して示されている部分は、回路基板６以外にこの電子機器装置が備えている回路装置を表わしているが、ここで、この実施例では、図２に示されているように、ケース１の背面に放熱用のフィンＦが設けてあり、この結果、ケース１自体からも放熱が得られるので、回路基板６以外の回路装置についても、或る程度、温度上昇を抑えることができる。

１ケース(電子機器を密封収納する筐体の本体部分となる部材)
２放熱器(電子機器を密封収納する筐体の蓋部分となる部材)
２ａフィン(外気に曝される部分)
２ｂ中空部(ケース１内の空気が通流される部分)
３仕切板(ケース１内の空気をガイドする部材)
４冷却用ファン(ケース１内に空気を循環させるファン)
５導風板(ケース１内の空気をガイドする部材)
６回路基板
７Ｏリング(ケース１と放熱器２を密封する部材)
８ネジ
９ａＣＰＵ(回路基板６に搭載される発熱部品の一例)
９ｂＦＰＧＡ(回路基板６に搭載される発熱部品の一例)
Ｆ放熱用フィン(ケース１に設けたフィン)

Claims

筐体を密閉構造にし、前記筐体の中の雰囲気を発熱部品に沿って強制循環させ、前記筐体の一部に設けた放熱部の放熱フィンから放熱を図る方式の電子機器装置において、
前記放熱フィンが中空部を備え、
前記中空部の中に前記雰囲気を通流させるガイド部材が設けられていることを特徴とする電子機器装置。