JPH03110892A - 電子装置の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、筐体内に収縮されている電子装置から発生す
る熱を筐体外に放熱するための構造に関するものである
。

〔従来の技術〕

電子部品を設置する場合、これを保護するため筐体の中
に収縮して設置される場合が多く、特に屋外設置の場合
はケース内に収納されるのが通常である。

さらに、電子技術の発達に伴う小形化、高密度化に伴い
、小形の筐体内に多数の電子装置が収納される場合が増
加している。こうした場合、電子装置の作動に伴って発
生する熱を効率良く筐体の外に放散させることが必要で
ある。

こうした要請に応じて、筐体内の電子機器の発熱を冷却
する技術として、特開昭６３−５０１００号（電子機器
用筐体）が提案されている。この発明は筐体の壁の中に
冷却流体の流路を設けている。

また、実開昭５９−６６３９０号（インバータ装置）に
おいては、発熱部材を筐体の内面に密着させて取り付け
るとともに、該筐体の外面を液冷している。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上に述べた公知技術においては、筐体そのものを伝熱
用部材としているので、該筐体と冷却手段との関連性が
大きく、例えば冷媒パイプが筐体に接続されたり、筐体
が冷却液中に浸されたりしている。このため、筐体を取
り除いて内部の電子装置を点検したり、若しくは電子部
品を取り出して点検したりすることが困難である。

従来技術においては、筐体内の電子装置の整備性を良く
しようとすると冷却効率が低くなるという問題が有った
。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、第１の発
明は、筐体中に収納された電子装置の整備性を損うこと
なく有効に冷却し得る放熱構造を提供することを目的と
する。

第２の発明は、上記第１の発明に更に改良を加えて放熱
効率をいっそう向上させることを目的とする。

第３の発明は、前記第１の発明を更に改良して、前記筐
体による電子部品の保護、特に水に対する保護をいっそ
う向上させることを目的とする。

第４の発明は、前記第１の発明を更に改良して整備性を
いっそう向上させることを目的とする。

第５の発明は、上記第４の発明を更に改良して、収納さ
れている電子装置の簡易な点検１手入れをいっそう容易
ならしめることを目的とする。

第６の発明は、前記第１の発明を更に改良して、収納さ
れている電子装置の着脱をいっそう容易ならしめること
を目的とする。

第７の発明は、前記第６の発明を更に改良して、電子装
置の着脱容易性を損うことなく該電子装置の放熱性をい
っそう向上させることを目的とする。

第８の発明は、前記第１の発明を更に改良して、収納さ
れている複数の電子装置相互の電気的接続およびその着
脱をいっそう容易ならしめることを目的とする。

第９の目的は、前記第３の発明を更に改良して、その水
密性を損うことなく、電気的、光学的接続およびその着
脱をいっそう容易ならしめることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明は、前記の目的を達成するための具体的構成
として、電子部品を収納する筐体を筒状に構成するとと
もに、その中心線に沿って放熱用の熱伝導管を配置し、
かつ、複数の電子装置を上記熱伝導管に対して伝熱性の
良い部材を介して取りつける。ここに伝熱性の良い部材
は電子装置を熱伝導管に取り付けるためのアダプタであ
っても良く、また電子装置の構成部材の１部であっても
良い。

第２の発明は上記第１の発明の放熱効率をいっそう向上
させるため、熱伝導管としてヒートパイプ、又は沸騰冷
却構造を用いる。

第３の発明は前記第１の発明の筐体による電子装置の保
護をいっそう完全ならしめるため、該筐体を密閉構造と
する。

第４の発明は、前記第１の発明の電子装置の整備性をい
っそう良くするため、熱伝導管に対して筒状筐体を着脱
可能な構成とする。

第５の発明は、上記第４の発明の電子部品の簡易な点検
７手入をいっそう容易ならしめるため、熱伝導管に対し
て筐体を取り外し方向にずらせて一時的に保持し得る構
造とする。

第６の発明は、前記第１の発明における電子装置の着脱
をいっそう容易ならしめるため、該電子装置を熱伝導管
に対してプラグインユニットとして構成する。

第７の発明は、上記第６の発明の電子装置の放熱性をい
っそう良くするため、該電子装置を熱伝導管に対して放
射状に配列する。

第８の発明は、前記第１の発明における複数の電子装置
相互の電気的接続、切離し、復元をいっそう容易ならし
めるため、フレキシブル配線基板を介して接続する。

第９の発明は、前記第３の発明における電子部品の電気
的、光学的な接続、切離し、復元を容易ならしめるため
、電気ケーブルコネクタと光ケーブルコネクタとを総合
した密閉型一括コネクタを設けた。

〔作用〕

前記第１の発明の構成によれば、複数の電子装置が熱伝
導管に対して熱的に接続されているので効率良く放熱さ
れる上に、筒状の筐体は直接的に放熱に関与しなくても
良い部材であるから、その着脱が容易で、整備性が良い
。

第２の発明を適用して、ヒートパイプ又は沸騰冷却構造
により熱伝導管を構成すると、放熱効率をいっそう向上
せしめ得る。

第３の発明を適用して、前記の筒状筐体を密閉構造にす
ると、内部の電子装置の保護が完全になる。

第４の発明を適用して、熱伝導管に対して筒状筐体を着
脱可能な構造にすると、いっそうの整備性が良くなる。

また第５の発明を適用して、筒状筐体を取外し方向にず
らせて一時的に支持し得る構造とすれば電子装置の簡易
な点検１手入に至便である。

第６の発明を適用して、電子装置をプラグインユニット
とすると、該電子装置の着脱が容易で、その整備性がい
っそう良くなる。

前記の第７の発明を適用して電子部品を熱伝導管に取り
付けると、電子装置の放熱に関する伝熱抵抗がいっそう
少なくなって効率良く放熱される。

第８の発明を適用してフレキシブル配線基板を介して電
子装置相互の電気的接続を行うと、電子装置の整備性が
いっそう良くなる。

第９の発明を適用して、電気・光総合コネクタを設ける
と、防水性を損うことなく電気的、光学的な接続、切離
し、復元が容易になる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係る電子装置の放熱構造の１実施例を
示す横断面図、第２図は同じく縦断面図である。

円筒型密閉筐体１の中心に熱伝導管４を取付け、その周
囲に電子装置よりなる発熱体回路ブロック８を放射状に
配列している。発熱体回路ブロック８にて発生した熱を
コネクタ部７を経由して熱伝導管に伝導している。

ここで発熱体回路ブロックを放射状に配列したことによ
るメリットは、外周に広がるにつれてブロック間の空間
が広がり、これにより内部対流による伝熱効果が増大し
、熱伝導ロスがカバーされ発熱ブロック内の温度分布が
均一化出来ることである。

本発明を実施する際、前記円筒型密閉筐体１に代えて多
角筒状部材を用いることもできる。また、使用条件によ
っては、必ずしも完全な密閉構造にしなくても良い。

熱伝導管４は高熱伝導構造（例えばヒートパイプや沸騰
冷却構造）とする。これにより、電子装置よりなる発熱
体回路ブロック８で発生した熱は低熱抵抗で筐体外部に
空間を有して取付けられた放熱フィン５に接続され、外
気との熱交換を行っている。

又密閉筐体１は屋外設置での日射による影響を押えるた
め、上部に日除け２を設け、さらに熱伝導管４とは熱抵
抗の高い気密ブツシュ６により熱絶縁しである。３は支
柱であり、９は第１１図〜第１３図について後述するコ
ネクタである。本構造により設置環境条件の影響が少な
く、かつ冷却効率のよい密閉筐体の冷却方式が得られる
。

第３図は上記と異なる実施例の横断面図、第４図はその
Ａ−Ａ’縦断面図である。

図のごと（筐体ベース１０に熱伝導管４が固定され、こ
れに電子機器８及び保護枠１１が放射状に実装されてい
る。また円筒形筐体外壁１の下端と筐体ベース１０との
間には、実線で描いたようにＵ字形パツキン１２が介装
されている。この円筒形筐体外壁１を機器の上部から被
せるように外嵌すると、Ｕ字形パツキン１２が保護枠１
１により外側に反発されるため、例えばＵ字形パツキン
１２をゴム等の適当な弾性体で作ることにより、仮想線
で描いた１２′に示すごとく、円筒形筐体外壁を途中ま
で押し下げ、或は途中まで引き下げた状態でも容易に落
下しないように一時的に留め置くことができる。なお円
筒形筐体外壁１は熱伝導管４の上部にねじ１４で、平パ
ツキン１３を用いて固定すると、筐体ベース１０に接触
するＵ字形パツキン１２により密閉構造とすることがで
きる。

８は、第１図、第２図の実施例におけると同様の、電子
装置としての電子回路ユニットである。

その構造の詳細を第５図について説明する。

配線基板１５にはＬＳ１１６等の発熱部品が搭載されて
おり金属芯１７とその両側の絶縁層１８で構成され、か
つ上記金属芯１７の材質は熱伝導性のよい金属（アルミ
ニウム、銅、鉄等）である。配線基板１５の他端には他
の部品、装置等を電気的９機械的に接続するコネクタ１
９が固定されている。

ＬＳ１１６のような発熱部品を金属芯１７に対して熱的
に接続している状態を第６図に示す。

金属芯１７を挟んでいる２枚の絶縁層１８の内の片側の
絶縁層１日のＬＳ１１６の実装位置には、ＬＳ１１６が
入る穴があけられており、ＬＳ１１６の表面が金属芯１
７に直接接触するように配置され、配線基板１５の表面
において電気的接続（はんだ付等）がなされている。

本実施例によればＬＳ１１６から発生する熱が絶縁層１
８を介さずに直接金属芯１７に伝わるため、ＬＳ１１６
からの放熱が金属芯１７を通して効率よく行なえる。な
お本実施例によればＬＳ１１６により配線基板の実装高
さを抑える効果がある。またり、５１１６に限らず他部
品も同様の実装が可能である。

第５図、第６図に示した金属芯１７を熱伝導管４に接続
している構成部分の詳細を第７図について説明する。

ＬＳＩ等の発熱部品を搭載する基板１５は、表層あるい
は内部に回路パターンを有する絶縁体１８と金属芯１７
により形成されている。金属芯は、アルミニウム、鉄、
銅などの熱伝導性のよい金属で構成されている。基板上
にはコネクタ１９が固定されており、一方、フレキシブ
ル基板２０には、フレキシブル基板側コネクタ２１が取
り付けられている。

フレキシブル基板側コネクタはメイン放熱路を構成して
いる熱伝導管４に固定されており、コネクタ１９とフレ
キシブル基板側コネクタ２１との嵌合により、基板１５
とフレキシブル基板２０とが電気的に接続される。コネ
クタ１９の取付面と逆の面には、熱伝導用部材２２がリ
ベット２３により基板に固定され、かつ、ネジ２４によ
り伝熱導管４に固定されている。熱伝導部材２２．リベ
ット２３及びネジ２４は、アルミニウム等の熱伝導性の
よい金属により構成されている。

本実施例によれば、基板上に搭載されている発熱部品の
発生する熱は、金属芯により基板端部まで運ばれ、リベ
ット２３．熱伝導用部材２２．ネジ２４を介して効率よ
く熱伝導管４へ伝導される。なお、基板１５と熱伝導部
材２２あるいは熱伝導管４と熱伝導部材２２との固定は
、必ずしもリベットやネジを用いる必要はなく、たとえ
ば、熱伝導性の良い接着剤を用いる方法やはんだ付けに
よる方法でもよい。

第８図は、基板からメイン放熱路までの熱的接続を行う
構成部分に関する他の実施例を示す。金属芯１７は基板
１５の端部から露出しており、熱伝導性の良い接着剤２
５により直接に密着している。本実施例によれば、熱伝
導用部材やリベット等を用いずに済むため、部品数増加
を抑えられるばかりでなく、組立工数の低下を図ること
ができる。

第９図は、金属芯を用いずに、放熱フィンを用いて熱的
接続を行う実施例を示す。基板１５に搭載された放熱フ
ィン２６の一端は、基板端部よりも長く突き出し、かつ
、ネジ２４により熱伝導管４に接続されている。このた
め、空気の対流を利用した放熱フィン独自の放熱ができ
るだけでなく、ネジを介した熱伝導管４への熱伝導によ
り放熱の効果がいっそう良くなる。

第１０図（Δ）は前記と更に異なる実施例における電子
回路ユニット８相互の電気的接続を示す模式図である。

本第１０図（Ａ）においては図面を簡潔にして読図を容
易ならしめるため、電気的接続構成部分を抽出して模式
的に描いてあり、熱伝導に関する構成部分を省略しであ
る。

この構成部分は、筐体の内部に収納された電子回路パッ
ケージ８相互間の電気的インタフェースをとるものであ
り、電子回路パッケージ８と嵌合するコネクタ２１相互
間をフレキシブル配線板２０で接続している。フレキシ
ブル配線板２０の両端には、端部相互を接続できるコネ
クタ２７．２７’を設け、端部コネクタ２７．２７’を
接続することによって、フレキシブル配線板２０のルー
プが形成される。第１０図（Ａ）はフレキシブル配線板
２０ループの他の事例を示しており、電子回路パッケー
ジ８と嵌合するコネクタ２１の片側のフレキシブル配線
板２０を切抜いている。電子回路パッケージ８と嵌合す
るコネクタ２１は、フレキシブル配線板２０へはんだ付
けされた後に筐体の中心軸に固定され、フレキシブル配
線板２０の両端コネクタ２７．２７’　も相互に接続さ
れ、配線ループが形成される。筐体の中心軸は筒状であ
り、これに接続された電子回路パ・ンケージ８間のイン
タフェースは筒に沿った配線が必要となる。接続は電子
回路基板上に設けたコネクタによって電子回路パッケー
ジ間を直接接続することも可能である。また配線による
ループを形成することにより、電子回路パッケージ８間
の接続距離が短くなるため、信号の遅延が少く回路構成
上有利であると共に、フレキシブル配線板２０上のパタ
ーン収容が均一化されるためパターンの収容性が良（な
る。第１０図（Ａ）の構成による接続は円周方向のみで
あるが、軸方向の接続でもフレキシブル配線板２０を延
長することにより、軸方向に配置された電子回路パッケ
ージ８間の接続を行うことが出来る。第１０図（Ｂ）は
、前記フレキシブル基板２０の展開図であるフレキシブ
ル配線板２０の切欠き２０ａは、電子回路パッケージ８
を熱伝導管に接続する場合に、電子回路からの発熱を熱
伝導管に伝えることにより放熱するが、この時の伝熱面
積を広くするために電子回路パッケージ８と熱伝導管と
の接続点周辺の基板の面積を少なくしたものである。こ
れにより、電子回路パッケージ８の熱量を効果的に熱伝
導管へ伝達することが出来る。

上記のようにして筒状の筐体１内に収納された電子装置
としての電子回路ユニット８を外部回路に接続するため
、第１１図に示したコネクタを設ける。このコネクタの
設置個所は任意に選定し得るが、例えば第４図の場合は
筐体ベース１０に設けることが望ましい。

第１１図に示すように、円筒筐体の底面部に電気。

光が混載されたコネクタブロック部２８を、０リング３
４を介して気密に取りつける。コネクタブロック部２８
は、電気コネクタブロック２９及び光コネクタブロック
３０より成り、電気コネクタブロックには電気コネクタ
端子３１が例えば１．２７ｍｍピッチで高密度に搭載さ
れており、また光コネクタプロ・ンクには光コネクタ端
子３２が例えば２ｍｍピッチの高密度で搭載されている
。

一方、外部から接続される密閉形複合コネクタ９は、コ
ネクタブロック部２８と対向する位置にそれぞれ、電気
コネクタ２９′、光コネクタプロ・ンク３０′が配置さ
れ、同様に電気コネクタ端子３１′　と光コネクタ端子
３２′が搭載されている。密閉型複合コネクタ９は、コ
ネクタブロック部２８及び２８′で外径ガイドされ、が
ん合ねじ３３により円筒筐体底面部１へ押付けられ、０
リング３４′でコネクタ部の密閉性が保たれることとな
る。また密閉形複合コネクタ９には、ゴムフード３５が
付いており、ゴムフードでケーブルとコネクタ部の密閉
性を保っている。

ここで、電気コネクタ端子３１．３１’　と光コネクタ
端子３２．３２’のかん合関係について、第１２図（Ａ
）、　（Ｂ）を用いて詳細に説明する。本図の（Ａ）は
電子装置側のコネクタ、（Ｂ）は接続コード側コネクタ
の要部拡大断面図である。

先述した如く、コネクタブロック部２８．２８’は、互
いに外径ガイドで位置決めされ、電気コネクタブロック
２８．２９’及び光コネクタブロック３０．３０’はお
おまかに位置決めされる。次に電気コネクタ端子３Ｌ　
３１’かかん合し、光コネクタ端子３０．３０’の位置
決めが精密に行なわれ、精密加工された光コネクタ端子
穴３６で高精度に光コネクタ端子が接続される。また光
コネクタ端子の接続は、ばね３７で押圧力を与えること
により、特性安定化が図られている。

本実施例において、電気端子ブロックと光コネクタブロ
ックを個別に設けたのは、一体で形成するよりも高精度
で安価に構成できるからである。

すなわち、コネクタ端子の嵌合精度が約１μｍ以下が要
求される光コネクタブロック３０は、穴３６を高精度に
仕上げる必要があり、一方電気コネクタ端子の嵌合精度
は０．１ｍｍ程度許容される。このように、電気コネク
タブロック２９は高精度が要求されないため、個別にブ
ロックを設ける方が、はるかに有利となる。

本実装方式を４００加入者程度の電話交換機に用いたと
すれば、前記電気端子は約８００本、また光加入者も考
慮すれば光端子３０〜５０本が必要と推定される。本端
子数を前記のピッチで配置された本実施例の入出力配線
処理構造を用いれば、電気コネクタブロック１３ＣＴＡ
、光コネクタブロックは２Ｃ１１！程度で構成でき、極
めて高密度の密閉形入出力配線処理構造を提供できる。

次に、第１３図を用いて、他の入出力配線処理の実施例
を説明する。本例は、更に密閉性の向上。

配線の高密度化を達成した入出力配線処理構造であり、
指向性導電ゴム３８及び光導波路体３９を用いたことに
特徴がある。円筒筐体底面部１の電気コネクタ端子３１
は、指向性導電ゴム３８の上に高密度に接続されており
、光コネクタ端子３２は導波路体３９に同様に高密度に
接続されている。一方布閉形複合コネクタ９にも、電気
コネクタ端子３１′及び光コネクタ端子３２′が電気コ
ネクタブロック２９′及び光コネクタブロック３０′に
搭載されている。

密閉形複合光コネクタ９を円筒筐体底面部１にねじ等に
より接続させれば、電気端子３１′の押圧力により、指
向性導電ゴム３８を介して電気端子３１−３１′の接続
がなされる。また同時に導波路体３９を介して光コネク
タ端子３２−３２　’の接続もなされるが、光コネクタ
端子３２′の先端に球レンズ加工等を施せば、更に安定
した接続がなされることを期待できる。

このように、指向性導電ゴム３８と導波路体３９を活用
した本実施例は、円筒筐体の内部と外部とが完全に分離
されるため、密閉性が大幅に向上することとなり、また
入出力端子の接続は指向性導電ゴム及び導波路体を介し
て行なわれるため、大幅な入出力端子の高密度実装が達
成できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電子装置の放熱構造に
よれば、筐体内に収納された電子装置から発生する熱を
有効に冷却することができ、しかも該電子装置の整備性
を損う虞が無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す横断面図、第２図は上
記実施例の縦断面図である。 第３図は上記と異なる実施例の横断面図であり、第４図
はその縦断面図である。 第５図は、前述の各実施例に用いた電子装置としての電
子回路ユニットの斜視図であり、第６図は該電子回路ユ
ニットの断面図である。 第７図乃至第９図はそれぞれ本発明の実施例における電
子装置と熱伝導管との接続構造を示す断面図である。 第１０図は本発明の１実施例における電子装置相互の電
気的接続を示し、（八）は模式的に描いた斜視図、（Ｂ
）は同じく展開図である。 第１１図は筒状筐体内の電子装置と外部配線とを接続す
るためのコネクタの実施例を示す部分断面図であり、第
１２図（Ａ）、　（Ｂ）はその要部拡大断面図である。 第１３図はコネクタに関する上記と異なる実施例を示す
部分断面図である。 １・・・筒状筐体の１例としての円筒型密閉筐体、２・
・・日除け、３・・・支柱、４・・・熱伝導管、訃・・
外部放熱フィン、６・・・気密ブツシュ、７・・・冷却
コネクタ、８・・・電子回路ユニット、９・・・密閉型
コネクタ、１０・・・筐体ベース、１１・・・保護枠、
１２・・・Ｕ字形パツキン、１３・・・平パツキン、１
４・・・密閉ねじ、１５・・・配線板、１６・・・ＬＳ
Ｉ、１７・・・金属芯、１８・・・絶縁層、１９・・・
配線板コネクタ、２０・・・フレキシブル基板、２１・
・・フレキシブル基板コネクタ、２２・・・熱伝導部材
、２３・・・リベット、２４・・・ねじ、２５・・・接
着剤、２６・・・基板放熱フィン、２７・・・ループ用
コネクタ、２８・・・コネクタプロ・ンク、２９・・・
電気コネクタブロック、３０・・・光コネクタプロツク
、３１・・・電気コネクタ端子、３２・・・光コネクタ
端子、３３・・・がん合ねし、３４・・・０リング、３
５・・・ゴムフード、３６・・・光コネクタ端子穴、３
７・・・ばね、３８・・・指向性導電ゴム、３９・・・
光導波路体。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．筒状の筐体と、上記筒状筐体の中心軸に沿って配置
   された放熱用の熱伝導管とを具備し、かつ、複数の電子
   装置を上記熱伝導管に対して、伝熱部材を介して取り付
   けたことを特徴とする、電子装置の放熱構造。
2. ２．前記の放熱用の熱伝導管は、ヒートパイプ、又は沸
   騰冷却構造であることを特徴とする、請求項１に記載し
   た電子装置の放熱構造。
3. ３．前記の筒状筐体は密閉構造の部材であることを特徴
   とする、請求項１に記載した電子装置の放熱構造。
4. ４．前記の密閉構造の筒状筐体は、前記の電子装置を熱
   伝導管に取り付けたままの状態で、上記熱伝導管に対し
   て脱着可能な構造であることを特徴とする、請求項１に
   記載した電子装置の放熱構造。
5. ５．前記の密閉構造の筒状筐体は、熱伝導管との固定を
   解除して該熱伝導管に対して取り外し方向に移動させた
   状態で、一時的に保持し得る支持部材を備えていること
   を特徴とする、請求項４に記載した電子装置の放熱構造
   。
6. ６．前記複数の電子装置は熱伝導管に対して放射状に配
   置され、かつ熱伝導管に対するプラグインユニットとし
   て構成されていることを特徴とする、請求項１に記載し
   た電子装置の放熱構造。
7. ７．前記の電子装置は、作動時に発熱する電子部品が伝
   熱性の部材に取り付けられた構造であり、かつ、上記伝
   熱性の部材が前記熱伝導管に対して熱的に接続されてい
   ることを特徴とする、請求項６に記載した電子装置の放
   熱構造。
8. ８．前記複数の電子装置は前記筒状の筐体内で相互に電
   気的に接続されており、かつ、上記の接続はループ状に
   配置されたフレキシブル配線基板を介して行われている
   ことを特徴とする、請求項１に記載した電子装置の放熱
   構造。
9. ９．前記の電子装置は、密閉構造の筐体に取り付けられ
   たコネクタを介して筐体外の回路に接続される構造であ
   り、かつ、上記のコネクタは電気ケーブルコネクション
   および光ケーブルコネクタを総合した密閉型一括接続コ
   ネクタであることを特徴とする、請求項３に記載した電
   子装置の放熱構造。