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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023002323
(43)【公開日】2023-01-10
(54)【発明の名称】電子機器
(51)【国際特許分類】
H05K 7/20 20060101AFI20221227BHJP
H01L 23/467 20060101ALI20221227BHJP
G06F 1/20 20060101ALI20221227BHJP
【ＦＩ】
H05K7/20 G
H05K7/20 F
H01L23/46 C
G06F1/20 B
G06F1/20 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021103503
(22)【出願日】2021-06-22
(71)【出願人】
【識別番号】000005108
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 孔明
(72)【発明者】
【氏名】濱本 悟朗
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA03
5E322BA01
5E322BA03
5E322FA04
5F136BA30
5F136BC03
5F136CA01
5F136FA02
5F136FA03
(57)【要約】 （修正有）
【課題】内部の電子部品の温度上昇を抑制し、かつ、隣接する電子機器等への熱影響を抑制することができる、電子機器を提供する。
【解決手段】電子機器１００は、発熱する発熱素子４１が実装された回路基板４０と、回路基板４０が収容された筐体１０と、筐体１０に接続され、熱を放熱させる放熱部２０と、発熱素子４１と放熱部２０との間に配置され、発熱素子４１で発生した熱を放熱部２０に伝熱させる伝熱部材２２と、放熱部２０の伝熱部材２２の側とは反対の側に設けられた、筐体カバー３０と、を備える。放熱部２０と筐体カバー３０との間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
【選択図】図２
【解決手段】電子機器１００は、発熱する発熱素子４１が実装された回路基板４０と、回路基板４０が収容された筐体１０と、筐体１０に接続され、熱を放熱させる放熱部２０と、発熱素子４１と放熱部２０との間に配置され、発熱素子４１で発生した熱を放熱部２０に伝熱させる伝熱部材２２と、放熱部２０の伝熱部材２２の側とは反対の側に設けられた、筐体カバー３０と、を備える。放熱部２０と筐体カバー３０との間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
発熱する発熱素子が実装された回路基板と、
前記回路基板が収容された筐体と、
前記筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、
前記発熱素子と前記放熱部との間に配置され、前記発熱素子で発生した熱を前記放熱部に伝熱させる伝熱部材と、
前記放熱部の前記伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、
を備え、
前記放熱部と前記筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている
ことを特徴とする電子機器。
前記回路基板が収容された筐体と、
前記筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、
前記発熱素子と前記放熱部との間に配置され、前記発熱素子で発生した熱を前記放熱部に伝熱させる伝熱部材と、
前記放熱部の前記伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、
を備え、
前記放熱部と前記筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている
ことを特徴とする電子機器。
【請求項2】
前記対流エリアに空気が流入するための開口と、前記対流エリアから外部へ空気を排出させるための開口が、設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項3】
前記対流エリアに空気が流入するための開口が、前記放熱部と前記筐体カバーとの間の下面に設けられ、前記対流エリアから外部へ空気を排出させるための開口が、前記放熱部と前記筐体カバーとの間の上面に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
【請求項4】
前記筐体に、前記筐体内に空気を取り込むための吸気用の通風孔、及び、前記筐体内の空気を外部へ排出するための排気用の通風孔が、設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項5】
前記吸気用の通風孔は前記筐体の下面に設けられ、前記排気用の通風孔は前記筐体の上面に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項6】
前記伝熱部材の形状が、円柱状、または、五角形以上の多角形の柱状であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、回路基板上に配置された電子部品等の発熱素子を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【0002】
多くの電子機器は、プリント配線板（Printed Wiring Board：ＰＷＢ）に電子部品を実装した電子回路を備えている。
集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ等の電子部品は、リソグラフィで配線が形成されたＰＷＢ上に、半田付けされてプリント回路板（Printed Circuit Board：ＰＣＢ）を形成している。ある種の電子部品は、動作に伴って発熱するため、放熱用の冷却構造と共に用いられている。
集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ等の電子部品は、リソグラフィで配線が形成されたＰＷＢ上に、半田付けされてプリント回路板（Printed Circuit Board：ＰＣＢ）を形成している。ある種の電子部品は、動作に伴って発熱するため、放熱用の冷却構造と共に用いられている。
【0003】
冷却構造としては、ヒートシンク、ヒートパイプ等が多用されている。
一般に、電子部品が生じた熱を、外部に放熱するヒートシンクや、筐体等に放熱する場合は、集積回路等の発熱部品毎に、ヒートパイプ、金属ブロック等の伝熱部材を介して取り付けられている。
一般に、電子部品が生じた熱を、外部に放熱するヒートシンクや、筐体等に放熱する場合は、集積回路等の発熱部品毎に、ヒートパイプ、金属ブロック等の伝熱部材を介して取り付けられている。
【0004】
近年、電子機器で処理される情報処理量が増大しており、より高速に動作可能な集積回路を使用するため、発熱量も増加傾向にある。そのため、電子部品を効率的に冷却する冷却構造が求められている。
【0005】
冷却効率を向上させるためには、ファン等を用いて、対流による熱移送量を増大させる強制空冷が効率的である。
しかし、長期信頼性が求められる産業機器においては、故障等によるファン停止時の冷却能力の著しい劣化や、ファン用に電源を供給する構造が必要になる等の理由から、ＰＣＢ及び筐体自体を主な放熱体として用いる自然冷却構造の改良が検討されている。
しかし、長期信頼性が求められる産業機器においては、故障等によるファン停止時の冷却能力の著しい劣化や、ファン用に電源を供給する構造が必要になる等の理由から、ＰＣＢ及び筐体自体を主な放熱体として用いる自然冷却構造の改良が検討されている。
【0006】
一般に、発熱部品にヒートシンクを実装する方法、大気と接する筐体までの熱移送経路として放熱ヒートパイプを用いた構造、及び同様の目的で、アルミニウム（Ａｌ）に代表される、熱伝導率の高い金属ブロックを用いる方法、が良く知られている。
【0007】
例えば、下記特許文献１に開示されている電子装置では、発熱素子の上部と筐体との間に伝熱部材を設けて、この伝熱部材を介して筐体に伝熱させることで放熱させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開２０１６－１４３７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、特許文献１に記載の電子装置は、複数個の電子装置が隣接する構成に適用すると、問題を生じることがある。
特許文献１に記載の電子装置は、筐体に放熱しているため、筐体放熱面と隣接する他の電子装置に伝熱してしまい、隣接する他の電子装置の内部が加熱されることで電子部品の誤作動や寿命が短くなる問題がある。
また、放熱面と他の電子装置（電子機器）が隣接することになるため、放熱する空間がなくなり、当該電子装置自体の内部の温度上昇が抑制されない問題もある。
特許文献１に記載の電子装置は、筐体に放熱しているため、筐体放熱面と隣接する他の電子装置に伝熱してしまい、隣接する他の電子装置の内部が加熱されることで電子部品の誤作動や寿命が短くなる問題がある。
また、放熱面と他の電子装置（電子機器）が隣接することになるため、放熱する空間がなくなり、当該電子装置自体の内部の温度上昇が抑制されない問題もある。
【0010】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、内部の電子部品の温度上昇を抑制し、かつ、隣接する電子機器等への熱影響を抑制することができる、電子機器を提供することにある。
【0011】
また、本発明の上記の目的及びその他の目的と本発明の新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記目的を達成するため、本発明の電子機器は、発熱する発熱素子が実装された回路基板と、回路基板が収容された筐体と、を備えている。
本発明の電子機器は、さらに、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
そして、本発明の電子機器は、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
本発明の電子機器は、さらに、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
そして、本発明の電子機器は、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
【発明の効果】
【0013】
上述の本発明の電子機器によれば、発熱素子で発生した熱を伝熱部材で放熱部に伝熱させるので、筐体の内部の電子部品の温度上昇を抑制することができる。
そして、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に筐体カバーが設けられ、放熱部と筐体カバーとの間に対流エリアが設けられている。これにより、対流エリアで空気を対流させて、放熱部の熱を放熱して放熱部を冷却することができる。
また、対流エリアを通じて放熱すると共に、筐体カバーによって対流エリア内の熱は断熱されるため、電子機器に隣接する外部の装置への熱影響を抑制することができる。
そして、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に筐体カバーが設けられ、放熱部と筐体カバーとの間に対流エリアが設けられている。これにより、対流エリアで空気を対流させて、放熱部の熱を放熱して放熱部を冷却することができる。
また、対流エリアを通じて放熱すると共に、筐体カバーによって対流エリア内の熱は断熱されるため、電子機器に隣接する外部の装置への熱影響を抑制することができる。
【0014】
なお、上述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１の実施の形態の電子機器の概略構成図（斜視図）である。
【図5】変形例１の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図である。
【図6】変形例２の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明に係る実施の形態及び実施例について、文章もしくは図面を用いて説明する。ただし、本発明に示す構造、材料、その他具体的な各種の構成等は、ここで取り上げた実施の形態や実施例に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。また、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【0017】
本発明の電子機器は、発熱する発熱素子が実装された回路基板と、回路基板が収容された筐体と、を備えている。
本発明の電子機器は、さらに、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
そして、本発明の電子機器は、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
本発明の電子機器は、さらに、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
そして、本発明の電子機器は、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である対流エリアが設けられている。
【0018】
上記の電子機器の構成において、発熱素子は、発熱する素子であり、例えば、発熱素子自身の動作等によって、発熱する素子である。
この発熱素子の具体的な例として、例えば、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、等の電子部品が挙げられる。
この発熱素子の具体的な例として、例えば、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、等の電子部品が挙げられる。
【0019】
上記の電子機器の構成において、筐体は、上述した発熱素子が実装された回路基板が収容されている。
【0020】
上記の電子機器の構成において、放熱部は、熱を放熱させる構成である。
放熱部の材料としては、例えば、アルミニウムや鋼板等の、放熱させやすい材料を用いることができる。
放熱部の材料としては、例えば、アルミニウムや鋼板等の、放熱させやすい材料を用いることができる。
【0021】
上記の電子機器の構成において、伝熱部材は、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる。
伝熱部材の材料としては、アルミニウムに代表される、熱伝導率が高く、耐腐食性の高い材料を用いることが望ましい。伝熱部材の熱伝導率が高いことにより、放熱の効率を高くすることができ、伝熱部材が耐腐食性であることにより、伝熱部材の寿命を延ばして電子機器のメンテナンスコストを抑制することができる。
なお、伝熱部材は、発熱素子や放熱部に対して、直接接している構成と、熱伝導の良い熱伝導性の部材（例えば、ゲル状の部材やグリス等）を介して接続されている構成の、いずれの構成も可能である。
伝熱部材の材料としては、アルミニウムに代表される、熱伝導率が高く、耐腐食性の高い材料を用いることが望ましい。伝熱部材の熱伝導率が高いことにより、放熱の効率を高くすることができ、伝熱部材が耐腐食性であることにより、伝熱部材の寿命を延ばして電子機器のメンテナンスコストを抑制することができる。
なお、伝熱部材は、発熱素子や放熱部に対して、直接接している構成と、熱伝導の良い熱伝導性の部材（例えば、ゲル状の部材やグリス等）を介して接続されている構成の、いずれの構成も可能である。
【0022】
上記の電子機器の構成において、筐体カバーは、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられている。このように、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に筐体カバーを設けることにより、放熱部からの熱を断熱して、放熱部からの熱が直接周囲の他の電子機器に向かわないように抑制することが可能になる。
【0023】
上記の電子機器の構成において、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する空間である、対流エリアを設ける。
この対流エリアを設けたことにより、放熱部から放熱された熱を、対流によって移動させることができるので、放熱部を冷却することができる。また、放熱部からの放熱された熱による筐体カバーの温度の上昇を、抑制することができる。
対流エリアに発生させる対流としては、自然対流、自然対流と強制対流の併用、強制対流、の３つの構成が考えられる。
この対流エリアを設けたことにより、放熱部から放熱された熱を、対流によって移動させることができるので、放熱部を冷却することができる。また、放熱部からの放熱された熱による筐体カバーの温度の上昇を、抑制することができる。
対流エリアに発生させる対流としては、自然対流、自然対流と強制対流の併用、強制対流、の３つの構成が考えられる。
【0024】
対流エリアに自然対流を発生させる場合には、放熱部と筐体カバーとの間にある対流エリアの下面と上面に、開口を設ける。放熱部から放熱された熱によって暖められた空気は、軽くなって上昇するので、対流エリアの上面に開口を設けることにより、この上面の開口から、暖められた空気を電子機器の外部へ排出することができる。また、下面の開口から流入した新たな空気を供給することができるので、自然対流を発生させて、新たに供給された空気で放熱部を冷やすことができる。
対流エリアに強制対流を発生させる場合には、ファン等の強制対流を発生させるための構成を設けて、所定の対流が発生するように、設置する位置、設置する向き、風量等を設定する。
対流エリアに強制対流を発生させる場合には、ファン等の強制対流を発生させるための構成を設けて、所定の対流が発生するように、設置する位置、設置する向き、風量等を設定する。
【0025】
なお、対流エリアに強制対流を発生させる場合でも、対流エリアに対して、対流エリアに空気が流入するための開口と、対流エリアから外部へ空気を排出するための開口をそれぞれ設けることが好ましく、これらの開口を設けることにより、強制対流による放熱部の冷却効果を高めることができる。また、開口を設ける代わりに、放熱しやすい材料からなる放熱部材を設けることも可能である。ただし、電子機器に隣接する他の電子機器等がある場合は、これらの開口や放熱部材は、隣接する他の電子機器等がない側の面（例えば、左右に他の機器がある場合には、下面、上面、手前の面）に設ける。また、隣接する他の電子機器等があり、かつ放熱部材を設ける場合には、放熱部材の材料を、筐体カバーの材料よりも放熱しやすい材料として、主に放熱部材から放熱するように構成することが望ましい。
【0026】
上記の電子機器の構成において、より好ましくは、放熱部と筐体カバーとの間の対流エリアだけでなく、筐体の内部の伝熱部材の付近にも対流が発生するように構成する。
伝熱部材の付近に発生させる対流としては、対流エリアに発生させる対流と同様に、自然対流、自然対流と強制対流の併用、強制対流、の３つの構成が考えられる。
伝熱部材の付近に発生させる対流としては、対流エリアに発生させる対流と同様に、自然対流、自然対流と強制対流の併用、強制対流、の３つの構成が考えられる。
【0027】
伝熱部材の付近に自然対流を発生させる場合には、筐体内に空気を取り込むための吸気用の開口（通風孔）を筐体の下面に設け、筐体内の空気を外部へ排出するための排気用の開口（通風孔）を筐体の上面に設ける。筐体の上面に排気用の開口（通風孔）を設けることにより、この開口（通風孔）から、伝熱部材により暖められた空気を排出することができる。また、筐体の下面に吸気用の開口（通風孔）を設けることにより、この開口（通風孔）から流入した新たな空気を供給して自然対流を発生させて、新たに供給された空気で伝熱部材を冷やすことができる。
伝熱部材の付近に強制対流を発生させる場合には、ファン等の強制対流を発生させるための構成を設けて、所定の対流が発生するように、設置する位置、風向、風量等を設定する。
伝熱部材の付近に強制対流を発生させる場合には、ファン等の強制対流を発生させるための構成を設けて、所定の対流が発生するように、設置する位置、風向、風量等を設定する。
【0028】
なお、伝熱部材の付近に強制対流を発生させる場合でも、筐体に、筐体内に空気を取り込むための開口（通風孔）と筐体内の空気を外部へ排出するための開口（通風孔）をそれぞれ設けることが好ましい。これらの開口（通風孔）を設けることにより、強制対流による伝熱部材の冷却効果を高めることができる。また、開口を設ける代わりに、放熱しやすい材料からなる放熱部材を設けることも可能である。ただし、電子機器に隣接する他の電子機器等がある場合は、これらの開口や放熱部材は、隣接する他の電子機器等がない側の面（例えば、左右に他の機器がある場合には、下面、上面、手前の面）に設ける。
【0029】
対流エリアや筐体の内部の伝熱部材の付近に、自然対流を発生させる構成としたときには、強制対流を発生させる構成と比較して、電力消費を低減し、ファン等の寿命の問題を回避することができる。
【0030】
また、対流エリアと筐体の内部の伝熱部材の付近に強制対流を発生させる構成において、さらに、例えば、対流エリアの空間と筐体の内部の空間とを連結させて、これらの空間の間で強制対流を循環させる構成とすることも考えられる。これにより、ファン等の構成を２つの空間でそれぞれ設けなくても、１つの構成で兼用することができ、また、放熱部と伝熱部材をそれぞれ通る対流によって、より効率良く冷却することができる。
ただし、このように強制対流を循環させる構成とする場合には、連結された空間に熱がこもらないように、対流エリア及び筐体の少なくともいずれかに対して、前述した開口または放熱部材を設けて、電子機器の外部に放熱できるように構成することが望ましい。
ただし、このように強制対流を循環させる構成とする場合には、連結された空間に熱がこもらないように、対流エリア及び筐体の少なくともいずれかに対して、前述した開口または放熱部材を設けて、電子機器の外部に放熱できるように構成することが望ましい。
【0031】
伝熱部材の形状及び配置は、筐体の内部の伝熱部材の付近に発生させる対流（自然対流または強制対流）を妨げにくいように、設定されていることが望ましい。
例えば、伝熱部材を四角柱状として、四角形の辺が上下になるように配置すると、対流を平面で受けることになり、この平面で対流が妨げられて、四角柱状の伝熱部材を過ぎた裏側に、熱がこもるヒートスポットが発生する。
これに対して、伝熱部材を、円柱状や楕円柱状、五角形以上の多角形柱状とした場合や、四角柱状の伝熱部材の四角形（正方形、ひし形）の対角線が上下になるように配置した場合には、対流の妨げを抑制することができる。
例えば、伝熱部材を四角柱状として、四角形の辺が上下になるように配置すると、対流を平面で受けることになり、この平面で対流が妨げられて、四角柱状の伝熱部材を過ぎた裏側に、熱がこもるヒートスポットが発生する。
これに対して、伝熱部材を、円柱状や楕円柱状、五角形以上の多角形柱状とした場合や、四角柱状の伝熱部材の四角形（正方形、ひし形）の対角線が上下になるように配置した場合には、対流の妨げを抑制することができる。
【0032】
また、放熱部または伝熱部材に対して、放熱するための部材として、平板形状のフィン等の突起を設けることも可能である。例えば、放熱部の対流エリア側の面や、伝熱部材の外面に、対流を妨げないように、フィン等の突起を設ける。これにより、対流する空気が突起に当たるので、効率良く放熱させることができ、冷却の効果を高めることができる。
【0033】
本発明の電子機器の構成によれば、発熱する発熱素子が実装された回路基板と、回路基板が収容された筐体と、を備えている。
また、本発明の電子機器の構成によれば、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
さらに、本発明の電子機器の構成によれば、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する対流エリアが設けられている。
これにより、発熱素子で発生した熱を伝熱部材によって放熱部に伝熱させるので、発熱素子で発生した熱が放熱部に移動し、筐体の内部の電子部品の温度上昇を抑制することができる。そして、対流エリアで空気を対流させて、放熱部の熱を放熱して放熱部を冷却することができる。
また、対流エリアを通じて放熱すると共に、筐体カバーによって、対流エリア内の熱は断熱されるため、電子機器に隣接する外部の装置への熱影響を抑制することができる。
また、本発明の電子機器の構成によれば、筐体に接続され、熱を放熱させる放熱部と、発熱素子と放熱部との間に配置され、発熱素子で発生した熱を放熱部に伝熱させる伝熱部材と、放熱部の伝熱部材の側とは反対の側に設けられた、筐体カバーと、を備えている。
さらに、本発明の電子機器の構成によれば、放熱部と筐体カバーとの間に、空気が対流する対流エリアが設けられている。
これにより、発熱素子で発生した熱を伝熱部材によって放熱部に伝熱させるので、発熱素子で発生した熱が放熱部に移動し、筐体の内部の電子部品の温度上昇を抑制することができる。そして、対流エリアで空気を対流させて、放熱部の熱を放熱して放熱部を冷却することができる。
また、対流エリアを通じて放熱すると共に、筐体カバーによって、対流エリア内の熱は断熱されるため、電子機器に隣接する外部の装置への熱影響を抑制することができる。
【0034】
本発明の電子機器は、発熱素子を含む電子機器のモジュールが複数個、水平方向に並んで隣接された構成等に用いて、好適なものである。
このような構成に本発明の電子機器を適用することにより、隣接するモジュール同士における熱の影響を抑制することができる。
このような構成に本発明の電子機器を適用することにより、隣接するモジュール同士における熱の影響を抑制することができる。
【0035】
以下、本発明の具体的な実施の形態を、説明する。
【0036】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に関わる電子機器の概略構成について、図面を参照して説明する。
本実施の形態の電子機器は、例えば、製造ラインの自動化システム向けの小型コントローラー等、発熱素子を含むモジュールが複数個、水平方向に並んで隣接された構成等に用いて、好適なものである。
本発明の第１の実施の形態に関わる電子機器の概略構成について、図面を参照して説明する。
本実施の形態の電子機器は、例えば、製造ラインの自動化システム向けの小型コントローラー等、発熱素子を含むモジュールが複数個、水平方向に並んで隣接された構成等に用いて、好適なものである。
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
筐体１０は、図２に示すように、手前の側面、下面、上面、図示しない右の側面、を有し、これら４面に囲まれた内部の空間に、回路基板４０が収容されている。
そして、筐体１０内に空気を取り込むための吸気用の通風孔１１が、筐体１０の下面に設けられ、筐体１０内の空気を筐体１０の外部へ排出するための排気用の通風孔１２が、筐体１０の上面に設けられている。
放熱部２０は、図２に示すように、左の側面と奥の側面を有する略Ｌ字形状である。
筐体１０及び放熱部２０は、例えば、アルミニウムや鋼板のプレス加工等により、形成されている。
そして、筐体１０内に空気を取り込むための吸気用の通風孔１１が、筐体１０の下面に設けられ、筐体１０内の空気を筐体１０の外部へ排出するための排気用の通風孔１２が、筐体１０の上面に設けられている。
放熱部２０は、図２に示すように、左の側面と奥の側面を有する略Ｌ字形状である。
筐体１０及び放熱部２０は、例えば、アルミニウムや鋼板のプレス加工等により、形成されている。
【0041】
回路基板４０には、発熱素子４１が実装されている。
発熱素子４１は、発熱する素子であり、例えば、発熱素子４１自身の動作の際等において、発熱する。
発熱素子４１の具体的な例としては、例えば、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、等の電子部品が挙げられる。
発熱素子４１は、発熱する素子であり、例えば、発熱素子４１自身の動作の際等において、発熱する。
発熱素子４１の具体的な例としては、例えば、集積回路、トランジスタ、ダイオード、抵抗器、コンデンサ、等の電子部品が挙げられる。
【0042】
発熱素子４１の表面と、放熱部２０との間には、発熱素子４１からの熱を放熱部２０に伝熱させるための伝熱部材２２が設けられている。
伝熱部材２２は、図２に示すように円柱状であり、例えば、アルミニウム部材から形成されている。
伝熱部材２２は、図２に示すように円柱状であり、例えば、アルミニウム部材から形成されている。
【0043】
発熱素子４１と伝熱部材２２との間には、熱伝導性の部材２１が設けられており、発熱素子４１と伝熱部材２２とが、この熱伝導性の部材２１を介して伝熱可能に接合されている。また、伝熱部材２２と放熱部２０との間にも、熱伝導性の部材２３が設けられており、伝熱部材２２と放熱部２０とが、この熱伝導性の部材２３を介して伝熱可能に接合されている。
熱伝導性の部材２１，２３としては、例えば、ゲル状の部材やグリスを使用することができる。
熱伝導性の部材２１，２３としては、例えば、ゲル状の部材やグリスを使用することができる。
【0044】
図３は、図１の電子機器１００の伝熱部材２２を含む断面における断面図である。
筐体１０の吸気用の通風孔１１から吸気されてきた気流は、図３中の矢印２４で示すように、伝熱部材２２に差し迫ったところで、伝熱部材２２の外形状に沿うように流れ、伝熱部材２２の上部から筐体１０の排気用の通風孔１２を通じて排気される。
筐体１０の吸気用の通風孔１１から吸気されてきた気流は、図３中の矢印２４で示すように、伝熱部材２２に差し迫ったところで、伝熱部材２２の外形状に沿うように流れ、伝熱部材２２の上部から筐体１０の排気用の通風孔１２を通じて排気される。
【0045】
筐体カバー３０は、例えば、アルミニウムや鋼板のプレス加工、もしくは、樹脂材により、形成されている。
【0046】
筐体カバー３０と放熱部２０との間には、対流エリアを有する。
図４は、図１の電子機器１００の伝熱部材２２及び対流エリアを含む断面における断面図である。この図４の断面は、図３の断面に対して垂直な断面である。
図４は、図１の電子機器１００の伝熱部材２２及び対流エリアを含む断面における断面図である。この図４の断面は、図３の断面に対して垂直な断面である。
【0047】
図４に示すように、筐体カバー３０と放熱部２０との間において、下端の開口３１と、上端の開口３２が設けられていることにより、これらの開口３１，３２の間の対流エリア３３に、矢印３４で示す気流（自然対流）を生じる。即ち、下端の開口３１から対流エリア３３に空気が流入し、対流エリア３３から上端の開口３２を経て電子機器１００の外部へ空気が排出され、矢印３４で示す自然対流を生じる。
また、図４の矢印３５で示す、放熱部２０から放熱された熱は、対流エリア３３で生じた気流３４に乗り、電子機器１００の外部（筐体１０及び放熱部２０の外部）へ放熱され、筐体カバー３０には伝熱されない。
また、図４の矢印３５で示す、放熱部２０から放熱された熱は、対流エリア３３で生じた気流３４に乗り、電子機器１００の外部（筐体１０及び放熱部２０の外部）へ放熱され、筐体カバー３０には伝熱されない。
【0048】
なお、図４では、図示を省略しているが、回路基板４０と、筐体１０の右側面との間に、コネクタ等の電子部品を設けるために、回路基板４０と筐体１０の右側面とがある程度離れている。
これに対して、回路基板４０と筐体１０の右側面との間に、他の電子部品を設けない場合には、回路基板４０と筐体１０の右側面との間隔を、図４に示すよりも短くすることが可能である。
これに対して、回路基板４０と筐体１０の右側面との間に、他の電子部品を設けない場合には、回路基板４０と筐体１０の右側面との間隔を、図４に示すよりも短くすることが可能である。
【0049】
以上説明した通り、本実施の形態の電子機器１００では、発熱素子４１からの熱を、伝熱部材２２を介して、放熱部２０に伝熱し、伝熱部材２２は対流を妨げない形状を備え、放熱部２０と筐体カバー３０の間に対流エリア３３を設けるように構成されている。
発熱素子４１からの熱を放熱させる際に、放熱部２０と筐体カバー３０の間に対流エリア３３を設けることにより、隣接する他の電子機器と距離を確保でき、また、筐体カバー３０によって、対流エリア３３内の熱は断熱される。
これにより、隣接する他の電子機器への伝熱を抑制することができ、また、隣接する他の電子機器からの伝熱も抑制することができる。
発熱素子４１からの熱を放熱させる際に、放熱部２０と筐体カバー３０の間に対流エリア３３を設けることにより、隣接する他の電子機器と距離を確保でき、また、筐体カバー３０によって、対流エリア３３内の熱は断熱される。
これにより、隣接する他の電子機器への伝熱を抑制することができ、また、隣接する他の電子機器からの伝熱も抑制することができる。
【0050】
また、本実施の形態の電子機器１００では、筐体１０の下面に吸気用の通風孔１１が設けられ、筐体１０の上面に排気用の通風孔１２が設けられ、放熱部２０と筐体カバー３０との間の下面と上面には、開口３１，３２がそれぞれ設けられている。
これにより、吸気用の通風孔１１から、筐体１０内の伝熱部材２２を経て、排気用の通風孔１２に向かう自然対流と、開口３１から対流エリア３３を経て開口３２に向かう自然対流とを、それぞれ発生させることができる。このようにして自然対流を発生させることができることにより、自然対流を主に利用して冷却することができるので、強制対流を利用する構成よりも電力消費を低減し、ファン等の寿命の問題を回避することができる。
これにより、吸気用の通風孔１１から、筐体１０内の伝熱部材２２を経て、排気用の通風孔１２に向かう自然対流と、開口３１から対流エリア３３を経て開口３２に向かう自然対流とを、それぞれ発生させることができる。このようにして自然対流を発生させることができることにより、自然対流を主に利用して冷却することができるので、強制対流を利用する構成よりも電力消費を低減し、ファン等の寿命の問題を回避することができる。
【0051】
さらに、本実施の形態の電子機器１００では、伝熱部材２２は、円柱状であり、吸気用の通風孔１１から排気用の通風孔１２へ向かう、重力方向に対して下から上への対流を、妨げない形状である。
これにより、電子機器１００の内部の部品が、伝熱部材２２からの放熱により受ける影響を、抑制することができる。
これにより、電子機器１００の内部の部品が、伝熱部材２２からの放熱により受ける影響を、抑制することができる。
【0052】
上述した第１の実施の形態の電子機器１００では、伝熱部材２２の形状が円柱状である構成であった。
しかしながら、伝熱部材２２の形状は、円柱状に限定されるものではない。
しかしながら、伝熱部材２２の形状は、円柱状に限定されるものではない。
【0053】
（変形例１）
変形例１の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図を、図５に示す。
図５に示すように、変形例１の電子機器１１０では、伝熱部材２２を六角柱状としている。そして、図５に示す六角柱状の伝熱部材２２は、六角形の頂点が上下に向くように、配置されている。
このように伝熱部材２２を六角柱状にしても、筐体１０の吸気用の通風孔１１から入ってきた、図５の矢印２４に示す気流を妨げないので、伝熱部材２２からの放熱による影響を抑制することができる。
変形例１の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図を、図５に示す。
図５に示すように、変形例１の電子機器１１０では、伝熱部材２２を六角柱状としている。そして、図５に示す六角柱状の伝熱部材２２は、六角形の頂点が上下に向くように、配置されている。
このように伝熱部材２２を六角柱状にしても、筐体１０の吸気用の通風孔１１から入ってきた、図５の矢印２４に示す気流を妨げないので、伝熱部材２２からの放熱による影響を抑制することができる。
【0054】
（変形例２）
また、変形例２の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図を、図６に示す。
図６に示すように、変形例２の電子機器１２０では、伝熱部材２２を五角柱状としている。そして、図６に示す五角柱状の伝熱部材２２は、五角形の頂点が下に向くように、配置されている。
このように伝熱部材２２を五角柱状にしても、筐体１０の吸気用の通風孔１１から入ってきた、図６の矢印２４に示す気流を妨げないので、伝熱部材２２からの放熱による影響を抑制することができる。
また、変形例２の電子機器の伝熱部材を含む断面における断面図を、図６に示す。
図６に示すように、変形例２の電子機器１２０では、伝熱部材２２を五角柱状としている。そして、図６に示す五角柱状の伝熱部材２２は、五角形の頂点が下に向くように、配置されている。
このように伝熱部材２２を五角柱状にしても、筐体１０の吸気用の通風孔１１から入ってきた、図６の矢印２４に示す気流を妨げないので、伝熱部材２２からの放熱による影響を抑制することができる。
【0055】
（他の変形例）
上記の実施の形態と変形例では、伝熱部材２２の形状を、円柱状、六角柱状、五角柱状にて説明したが、伝熱部材の形状はこれら三つの形状に限定されない。
例えば、伝熱部材の形状を、楕円柱状、四角形の対角線が重力の方向となるように配置された四角柱状、等としてもよい。また、伝熱部材の形状を、上述した各々の形状に平板形状のフィン等を付加した構成としても良い。フィン等を付加したことにより、対流する空気が突起に当たるので、効率良く放熱させることができ、冷却の効果を高めることができる。
対流の方向に対して垂直な面で対流を受けないように、伝熱部材が構成されていれれば、対流の妨げとならない。
上記の実施の形態と変形例では、伝熱部材２２の形状を、円柱状、六角柱状、五角柱状にて説明したが、伝熱部材の形状はこれら三つの形状に限定されない。
例えば、伝熱部材の形状を、楕円柱状、四角形の対角線が重力の方向となるように配置された四角柱状、等としてもよい。また、伝熱部材の形状を、上述した各々の形状に平板形状のフィン等を付加した構成としても良い。フィン等を付加したことにより、対流する空気が突起に当たるので、効率良く放熱させることができ、冷却の効果を高めることができる。
対流の方向に対して垂直な面で対流を受けないように、伝熱部材が構成されていれれば、対流の妨げとならない。
【0056】
また、上記の実施の形態では、放熱部２０の筐体カバー３０側の面（対流エリア３３側の面）は、平板形状となっていた。
これに対して、放熱部の対流エリア側の面に、対流エリアに突出する、平板形状のフィン等の突起を追加してもよい。これにより、対流する空気が突起に当たるので、効率良く放熱させることができ、冷却の効果を高めることができる。そして、筐体カバーとの間の空間における対流を妨げずに対流エリアを確保できる限りにおいて、フィン等の突起を追加することにより、隣接するモジュール等への熱影響は抑制される。
これに対して、放熱部の対流エリア側の面に、対流エリアに突出する、平板形状のフィン等の突起を追加してもよい。これにより、対流する空気が突起に当たるので、効率良く放熱させることができ、冷却の効果を高めることができる。そして、筐体カバーとの間の空間における対流を妨げずに対流エリアを確保できる限りにおいて、フィン等の突起を追加することにより、隣接するモジュール等への熱影響は抑制される。
【0057】
また、上記の実施の形態と変形例では、筐体１０と対流エリア３３において、それぞれ自然対流を発生させるために、通風孔１１，１２及び開口３１，３２を、下面と上面とに設けて、自然対流を利用していた。
このように自然対流を利用する構成に限定されず、自然対流と強制対流とを共に利用する構成や、強制対流を主に利用する構成とすることも可能である。強制対流を利用する場合には、ファン等により強制的に対流を発生させる。
前述したように、強制対流を利用する場合にも、空気の出入り口である通風孔や開口等を設けることが望ましい。強制対流を利用する場合は、通風孔や開口等を、下面と上面に限らず、側面に設けることも可能である。この場合には、伝熱部材の側面や、放熱部のうちの伝熱部材に対応する位置を対流が通過するように、通風孔や開口の位置と、ファン等の強制対流のための構成の仕様（設置位置、風向、風量等）を、設定する。
このように自然対流を利用する構成に限定されず、自然対流と強制対流とを共に利用する構成や、強制対流を主に利用する構成とすることも可能である。強制対流を利用する場合には、ファン等により強制的に対流を発生させる。
前述したように、強制対流を利用する場合にも、空気の出入り口である通風孔や開口等を設けることが望ましい。強制対流を利用する場合は、通風孔や開口等を、下面と上面に限らず、側面に設けることも可能である。この場合には、伝熱部材の側面や、放熱部のうちの伝熱部材に対応する位置を対流が通過するように、通風孔や開口の位置と、ファン等の強制対流のための構成の仕様（設置位置、風向、風量等）を、設定する。
【0058】
なお、強制対流を利用する場合には、前述したような、ファン等の強制的に対流を発生させるための構成の電力消費や寿命等の問題が生じる。
これに対して、自然対流を主に利用することにより、電力消費を低減し、ファン等の寿命の問題を回避することができる。
これに対して、自然対流を主に利用することにより、電力消費を低減し、ファン等の寿命の問題を回避することができる。
【0059】
また、上記の実施の形態では、筐体１０が手前の側面、下面、上面、右の側面を有し、放熱部２０が左の側面と奥の側面を有し、筐体カバー３０が手前の側面、左の側面、奥の側面を有する構成であった。
筐体、放熱部、筐体カバーの各々の形状は、上記の実施の形態における形状には限定されない。発熱素子と回路基板と伝熱部材とを筐体に収容すること、対流エリアを確保すること、が共に実現できる形状であれば良い。例えば、下面と上面に開口を有する筒状の部材によって放熱部と筐体カバーとを兼ねるようにして、この筒状の部材を、１つの面に開口を有する筐体に取付けるようにしても良い。
筐体、放熱部、筐体カバーの各々の形状は、上記の実施の形態における形状には限定されない。発熱素子と回路基板と伝熱部材とを筐体に収容すること、対流エリアを確保すること、が共に実現できる形状であれば良い。例えば、下面と上面に開口を有する筒状の部材によって放熱部と筐体カバーとを兼ねるようにして、この筒状の部材を、１つの面に開口を有する筐体に取付けるようにしても良い。
【0060】
以上、本発明の好ましい実施の形態、変形例について説明したが、本発明は上記した実施形態に制限されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。上述した各実施の形態及び変形例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【0061】
１０…筐体、１１…吸気用の通風孔、１２…排気用の通風孔、２０…放熱部、２１，２３…熱伝導性の部材、２２…伝熱部材、３０…筐体カバー、３１，３２…開口、３３…対流エリア、４０…回路基板、４１…発熱素子、１００，１１０，１２０…電子機器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】