特許 7541672 筐体の放熱構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-21

(45)【発行日】2024-08-29

(54)【発明の名称】筐体の放熱構造

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/36 20060101AFI20240822BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20240822BHJP

【ＦＩ】

H01L23/36 D

H05K7/20 F

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020209906

(22)【出願日】2020-12-18

(65)【公開番号】P2022096759

(43)【公開日】2022-06-30

【審査請求日】2023-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】304020498

【氏名又は名称】サクサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(72)【発明者】

【氏名】敦賀 直明

(72)【発明者】

【氏名】西川 晃勝

(72)【発明者】

【氏名】都築 一郎

【審査官】安田 雅彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０８８５７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１２７５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２３／３４－２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０４Ｍ １／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に搭載された発熱部材と、
金属材料によって板状に形成され、前記発熱部材の熱が伝達される第１の放熱部材と、
金属材料によって板状に形成されて前記第１の放熱部材に重ねられ、前記第１の放熱部材を熱伝達可能に支持する第２の放熱部材と、
前記第２の放熱部材を熱伝達可能に支持する第３の放熱部材と、
前記基板、発熱部材および前記第１～第３の放熱部材を収容する筐体とを備え、
前記筐体は、
箱状に形成されて前記基板を収容するロアケースと、
金属材料によって形成されて前記ロアケースの開口部分を閉塞するアッパーケースとによって構成され、
前記第３の放熱部材は、前記アッパーケースから前記筐体内に向けて突出するように前記アッパーケースと一体に形成されているとともに、前記第２の放熱部材の両端部と対応する位置に対をなすように設けられて前記両端部から熱が伝達されるものであり、
前記第１の放熱部材と前記第３の放熱部材は、前記第２の放熱部材より熱伝導率が高い材料によって形成されていることを特徴とする筐体の放熱構造。

【請求項2】

請求項１記載の筐体の放熱構造において、
前記第１の放熱部材は、前記ロアケースと前記アッパーケースとが並ぶ方向から見た平面視において四角形状に形成され、
前記第２の放熱部材は、前記第１の放熱部材における前記発熱部材とは反対側の面からなる伝熱用端面が密着する平板部と、前記第１の放熱部材の４つの側面にそれぞれ重なる縦板部とを有し、かつ前記第１の放熱部材を貫通した取付用ねじが螺着されることにより前記第１の放熱部材の前記伝熱用端面と前記側面とを支持することを特徴とする筐体の放熱構造。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の筐体の放熱構造において、
前記第３の放熱部材は、前記アッパーケースから前記筐体内に向けて突出して先端が互いに反対方向を指向するように折り曲げられた断面Ｌ字状に形成されているとともに、前記アッパーケースの内面が上方を指向する状態で前記第２の放熱部材の両端部が上方から重ねられる載置部を有し、
前記載置部の先端と対向する位置に、前記筐体に一体に形成された壁部が配設されていることを特徴とする筐体の放熱構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、筐体の内部に配置されたＣＰＵ等の発熱部材から発せられる熱を分散させて筐体外に放熱する筐体の放熱構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から基板に搭載されたＣＰＵなどの発熱部材から発せられる熱を逃がすための放熱構造として、筐体の内部にファンを設ける構造や、筐体内の自然対流を利用する構造などが知られている。筐体内の自然対流を利用する構造は、筐体の内部に配置される発熱部材の位置や、筐体の推奨される設置の姿勢などに合わせて、筐体内の気体が自然対流により放熱されるように筐体表面に複数の放熱孔が形成される。

【0003】

さらに、従来の筐体の放熱構造としては、例えば特許文献１に記載されているようにヒートシンクにより熱を逃がすものや、特許文献２に記載されているように筐体表面と発熱部材との間に空気層を形成して熱が筐体表面に直接伝わらないようにしたもの等、様々なものが知られている。

【0004】

ところで、近年の電子機器の筐体においては、金属材料によって形成することにより高級感を印象付けたりして、意匠性が重要視される場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００６－３２６８４号公報

【文献】特開平１１－９７８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１や特許文献２に記載された筐体の放熱構造では、放熱効果を保つためにデザインの自由度が犠牲になり、意匠性を損なうという課題があった。
本発明の目的は、筐体の外観に影響を及ぼすことなく、筐体表面が高温になることを防止する筐体の放熱構造を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この目的を達成するために本発明に係る筐体の放熱構造は、基板に搭載された発熱部材と、前記発熱部材の熱が伝達される第１の放熱部材と、前記第１の放熱部材を熱伝達可能に支持する第２の放熱部材と、前記第２の放熱部材を熱伝達可能に支持する第３の放熱部材と、前記基板、発熱部材および前記第１～第３の放熱部材を収容する筐体とを備え、前記第１の放熱部材と前記第３の放熱部材は、前記第２の放熱部材より熱伝導率が高い材料によって形成され、前記第３の放熱部材は、前記筐体と一体に形成されているものである。

【0008】

本発明は、前記筐体の放熱構造において、前記第２の放熱部材は、前記第１の放熱部材の伝熱用端面と側面とを支持するものであってもよい。

【0009】

本発明は、前記筐体の放熱構造において、前記第３の放熱部材は、前記第２の放熱部材の両端部と対応する位置に対をなすように設けられ、これらの前記第３の放熱部材は、先端が互いに反対方向を指向するように折り曲げられて前記第２の放熱部材が載置される載置部を有し、前記載置部の先端と対向する位置に、前記筐体に一体に形成された壁部が配設されていてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明においては、発熱部材の熱は、第１の放熱部材から第２の放熱部材に伝達される。第２の放熱部材は相対的に熱伝導率が低いために、第２の放熱部材から第３の放熱部材に伝達される熱の温度が低くなる。このため、第３の放熱部材から筐体に伝達される熱の温度も低くなるから、筐体の表面が高温になることがなく、筐体を触ったユーザに不快感を与えることもない。
本発明の放熱構造は筐体が実質的に放熱部品になるから、筐体の外観が損なわれることもない。
したがって、本発明によれば、筐体の外観に影響を及ぼすことなく、筐体表面が高温になることを防止する筐体の放熱構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本発明に係る筐体の放熱構造の分解斜視図である。

【図2】図２は、アッパーケースのケース内側から見た底面図である。

【図3】図３は、アッパーケースのケース内側から見た斜視図である。

【図4】図４は、要部を拡大して示す斜視図である。

【図5】図５は、要部の断面図である。

【図6】図６は、筐体の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る筐体の放熱構造の一実施の形態を図１～図６を参照して詳細に説明する。図５の破断位置は、図２中にV－V線で示す位置である。
図１に示す筐体１は、電子機器の筐体である。この筐体１は、図１において下側に描かれているロアケース２と、このロアケース２に重ねて取付けられるアッパーケース３とによって構成されている。ロアケース２は、一方に向けて（図１においては上方に向けて）開口する箱状に形成されている。

【0013】

アッパーケース３は、図６に示すように、ロアケース２に取付けられることによりロアケース２の開口部分を閉塞するように構成されている。以下において、筐体１の内部の部品の位置を説明するにあたっては、便宜上、ロアケース２側を下とし、アッパーケース３側を上として説明する。
ロアケース２は、プラスチック材料によって所定の形状に形成されており、内部に基板４を収容している。基板４にはＣＰＵ５が搭載されている。ＣＰＵ５は、本発明でいう「発熱部材」に相当するものである。

【0014】

アッパーケース３は、高級感を印象付けるために金属材料によって形成されている。この実施の形態によるアッパーケース３は、熱伝導率が高い金属材料であるアルミニウム合金によって形成されている。アッパーケース３は、本発明に係る筐体の放熱構造１１の一部を構成するもので、図１に示すように、ＣＰＵ５との間に放熱シート１２と複数の放熱部材１３～１５とが挟まれる状態でロアケース２に取付けられる。

【0015】

以下においては、複数の放熱部材１３～１５をＣＰＵ５から近い順に第１の放熱部材１３、第２の放熱部材１４、第３の放熱部材１５という。最もＣＰＵ５に近い第１の放熱部材１３は、ＣＰＵ５に放熱シート１２を介して接続されてＣＰＵ５の熱が伝達される。放熱シート１２は、ＣＰＵ５と第１の放熱部材１３との間の熱伝達効率を高くするためのもので、例えば放熱シリコンによって形成されている。
第１の放熱部材１３は、熱伝導率が相対的に高い金属材料によって平面視四角形の板状に形成されている。この第１の放熱部材１３は、平面視四角形の上面１３ａ（図５参照）と下面１３ｂとが伝熱用端面になって下面側から上面側へ熱を伝達する。

【0016】

この実施の形態による第１の放熱部材１３は、アルミニウム合金によって形成されている。また、第１の放熱部材１３は、図５に示すように、第２の放熱部材１４の下面１４ａに重ねられ、第２の放熱部材１４に取付用ねじ（図示せず）によって固着されている。この取付用ねじは、第１の放熱部材１３を貫通して第２の放熱部材１４に螺着される構成を採ることができる。

【0017】

第２の放熱部材１４は、第１の放熱部材１３より熱伝導率が低い金属材料によって平面視長方形の板状に形成されている。この実施の形態による第２の放熱部材１４は、鉄や鉄系合金によって形成されている。また、第２の放熱部材１４は、第１の放熱部材１３の上面１３ａ（伝熱用端面）が密着する平板部１６（図４参照）と、第１の放熱部材１３の４つの側面１３ｃにそれぞれ重なる縦板部１７とを有している。すなわち、第２の放熱部材１４は、第１の放熱部材１３の上面１３ａ（伝熱用端面）と側面１３ｃとを熱伝達可能に支持している。
第２の放熱部材１４は、図２～図５に示すように、取付用ねじ２１によって第３の放熱部材１５に取付けられている。

【0018】

第３の放熱部材１５は、第２の放熱部材１４の両端部と対応する位置に対をなすように設けられている。これらの第３の放熱部材１５は、アッパーケース３から筐体内に向けて突出するようにアッパーケース３と一体に形成されている。このため、第３の放熱部材１５は、相対的に熱伝導率が高い金属材料であるアルミニウム合金によって形成されている。この結果、この第３の放熱部材１５と第１の放熱部材１３は、第２の放熱部材１４より熱伝導率が高い材料によって形成されていることになる。

【0019】

一対の第３の放熱部材１５は、図２および図３に示すように、アッパーケース３の一側部３ａから他側部３ｂまで延びるように形成されているとともに、図５に示すように、アッパーケース３から下方に向けて突出する断面Ｌ字状に形成されている。詳述すると、これらの第３の放熱部材１５には、図４および図５に示すように、先端が互いに反対方向を指向するように折り曲げられて載置部２２が形成されている。この載置部２２に第２の放熱部材１４の両端部が下方から重ねられ、取付用ねじ２１によって取付けられている。取付用ねじ２１は、第２の放熱部材１４の両端部を貫通し、第３の放熱部材１５に螺着されている。このため、第３の放熱部材１５は、第２の放熱部材１４の両端部を熱伝達可能に支持している。

【0020】

アッパーケース３における第３の放熱部材１５と隣り合う位置であって一対の第３の放熱部材１５を挟む２箇所には、壁部２３がそれぞれ設けられている。
これらの壁部２３は、アッパーケース３から下方に突出する板状に形成され、第３の放熱部材１５と同様にアッパーケース３の一側部３ａから他側部３ｂまで延びている。壁部２３の高さは、図５に示すように、第３の放熱部材１５の載置部２２と略等しい高さである。壁部２３は、載置部２２の先端２２ａと所定の間隔をおいて対向する位置に配置されている。この実施の形態による第２の放熱部材１４は、両端部が壁部２３の近傍まで延びるように形成されている。

【0021】

このように構成された筐体の放熱構造１１において、ＣＰＵ５の熱は、図５中に白抜きの矢印で示すように放熱シート１２を介して第１の放熱部材１３に熱伝導によって伝達され、更に第１の放熱部材１３から第２の放熱部材１４に熱伝導によって伝達される。第２の放熱部材１４に伝達された熱は、図５中に実線の矢印で示すように、第２の放熱部材１４の両端部から第３の放熱部材１５に熱伝導によって伝達される。このとき、第２の放熱部材１４は相対的に熱伝導率が低いために、第２の放熱部材１４から第３の放熱部材１５に熱が伝わり難く、第２の放熱部材１４から第３の放熱部材１５に伝達される熱の温度が低くなる。

【0022】

このため、第３の放熱部材１５からアッパーケース３に伝達される熱の温度も低くなるから、アッパーケース３の表面が高温になることがなく、アッパーケース３を触ったユーザに不快感を与えることもない。
この筐体の放熱構造１１はアッパーケース３が実質的に放熱部品になるから、筐体１の外観が損なわれることもない。
したがって、この実施の形態によれば、筐体１の外観に影響を及ぼすことなく、筐体１表面が高温になることを防止する筐体の放熱構造を提供することができる。

【0023】

この実施の形態による第２の放熱部材１４は、第１の放熱部材１３の上面１３ａ（伝熱用端面）と側面１３ｃとを支持している。このため、第１の放熱部材１３と第２の放熱部材１４との接触面積が大きくなるから、熱が第１の放熱部材１３から第２の放熱部材１４に放熱され易くなる。したがって、放熱効率が高い放熱構造１１が実現される。

【0024】

この実施の形態による第３の放熱部材１５は、第２の放熱部材１４の両端部と対応する位置に対をなすように設けられている
これらの第３の放熱部材１５は、先端が互いに反対方向を指向するように折り曲げられて第２の放熱部材１４が載置される載置部２２を有している。この載置部２２の先端と対向する位置に、筐体１に一体に形成された壁部２３が配設されている。
このため、第３の放熱部材１５と壁部２３との間に空気層２４（図５参照）が形成される。この空気層２４が実質的に断熱部として機能することにより、熱が第２の放熱部材１４の両端部から図５中に破線の矢印で示すように筐体内を伝播してアッパーケース３に伝達される際に、熱の温度が低下する。この結果、アッパーケース３の温度をより一層低くすることができる。

【0025】

上述した実施の形態においてはアッパーケース３（第３の放熱部材１５）および第１の放熱部材１３をアルミニウム合金によって形成し、第２の放熱部材１４を鉄によって形成する例を示したが、これらの部材の材料は適宜変更することができる。熱伝導率が相対的に高い金属材料は、例えば銅、銅合金でもよいし、熱伝導率が相対的に低い金属材料は、例えばステンレス鋼でもよい。

【符号の説明】

【0026】

１…筐体、３…アッパーケース、４…基板、５…ＣＰＵ（発熱部材）、１１…放熱構造、１３…第１の放熱部材、１３ａ…上面（伝熱用端面）、１３ｃ…側面、１４…第２の放熱部材、１５…第３の放熱部材、２２…載置部、２３…壁部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】