特許 7560323 電子機器

(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】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(54)【発明の名称】電子機器

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20240925BHJP

   B60R 16/02 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H05K7/20 H

B60R16/02 610D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020185689

(22)【出願日】2020-11-06

(65)【公開番号】P2022075116

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2023-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000237592

【氏名又は名称】株式会社デンソーテン

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】楠神 裕貴

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２０７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０３９２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１１９１８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４０８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０４６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５９６５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｂ６０Ｒ １６／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の部品群が配置される第１領域と、前記第１の部品群に含まれる部品よりも発熱量が大きい部品を含む第２の部品群が配置される第２領域とを有する基板を収容し、収容される前記基板の前記第２領域に対向する面の外側に複数のフィンが立設された筐体と、
前記筐体上であって、収容される前記基板の前記第１領域に対向する面の外側に設けられ、前記複数のフィンに対して送風する冷却ファンと、
を備え、
前記複数のフィンの間に流路が形成され、前記冷却ファンは前記流路の入口に対して送風し、
前記冷却ファンは、第１の遠心ファンと第２の遠心ファンとを含み、
前記流路は、前記第１の遠心ファンが送風する冷却風が通過する第１のゾーンと、前記第２の遠心ファンが送風する冷却風が通過する第２のゾーンとを含み、
前記複数のフィンは、前記第１のゾーンと前記第２のゾーンとを区画するフィンである仕切壁を含み、当該仕切壁は、前記流路の入口側に、他のフィンの前記流路の入口側の端部よりも、前記冷却風の上流側へ延在する延伸部を含む
電子機器。

【請求項2】

前記延伸部は屈曲し、前記冷却風の進行方向をガイドするガイド部を含み、前記延伸部の前記流路の入口側の端部は、前記第１の遠心ファン及び前記第２の遠心ファンまで延在する
請求項１に記載の電子機器。

【請求項3】

前記第１の遠心ファンの端部と前記第２の遠心ファンの端部とが、前記冷却ファンから前記流路へ向かう方向を基準として前後するように配置され、
前記第１の遠心ファンの端部から前記複数のフィンの端部までの距離と、前記第２の遠心ファンの端部から前記複数のフィンの端部までの距離とがほぼ等しい
請求項１又は２に記載の電子機器。

【請求項4】

前記筐体は、立設された前記複数のフィンの上方に、前記流路の上面を構成するカバーを備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項5】

前記筐体の外側に、前記カバーを支持し、前記フィンよりも高さが高い支持部が立設され、
前記カバーは、前記複数のフィンの上端から間隙を空けて前記支持部に固定される
請求項４に記載の電子機器。

【請求項6】

前記複数のフィンの間に形成される流路の少なくとも一部に、前記カバーを支持する支持部が設けられ、
前記カバーは、前記流路のうちの、前記支持部より前記冷却ファンに対して近位の部位に、通気口を有する
請求項４又は５に記載の電子機器。

【請求項7】

前記筐体の内面に、当該筐体の内部に収容される部品の外面に沿った形状を有する
請求項１から６のいずれか一項に記載の電子機器。

【請求項8】

前記筐体の前記フィンが立設される面は、前記筐体の内部に収容される所定の部品の近傍が最も低くなるように凹状に形成され、
前記冷却ファンは、当該冷却ファンの送風口が、前記筐体の前記フィンが立設される面のうち前記所定の部品の近傍を向くように配置される
請求項１から７のいずれか一項に記載の電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数のピン状の放熱フィンを備えたヒートシンクと、ヒートシンクの上方に固定される冷却ファンとを有し、前記ヒートシンクの放熱フィン基端面は、中央に行くにしたがって低くなる凹面に形成する放熱器が提案されていた（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－２４４５７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ヒートシンクの上方に冷却ファンを固定する場合、性能を維持しつつ装置全体の高さを小型化するのは困難であった。すなわち、単にヒートシンクの高さを低くすると、ヒートシンクの表面積が小さくなり放熱性能も低下してしまう。そこで、本技術は、放熱機構をコンパクトに形成するとともに放熱性能を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

開示の電子機器は、第１の部品群が配置される第１領域と、第１の部品群に含まれる部品よりも発熱量が大きい部品を含む第２の部品群が配置される第２領域とを有する基板を収容し、収容される基板の第２領域に対向する面の外側に複数のフィンが立設された筐体と、筐体上であって、収容される基板の第１領域に対向する面の外側に設けられ、複数のフィンに対して送風する冷却ファンとを備え、複数のフィンの間に流路が形成され、冷却ファンは流路の入口に対して送風する。

【0006】

複数のフィンと冷却ファンとを筐体上において異なる領域に対応する位置に配置することで、低背化が実現できる。また、基板上において比較的発熱量の大きい部品と小さい部品とを分けて配置すると共に、発熱量の小さい部品が配置される第１の領域に対向する面の外側に遠心ファンを配置し、発熱量の大きい部品が配置される第２の領域に対向する面の外側にフィンを形成することで、効率よく放熱を行うことができる。したがって、放熱機構をコンパクトに形成するとともに放熱性能を向上させることができるといえる。

【0007】

また、冷却ファンは、第１の遠心ファンと第２の遠心ファンとを含み、流路は、第１の遠心ファンが送風する冷却風が通過する第１のゾーンと、第２の遠心ファンが送風する冷却風が通過する第２のゾーンとを含み、複数のフィンは、第１のゾーンと第２のゾーンとを区画する仕切壁を含み、当該仕切壁は、流路の入口側の端部に、他のフィンの流路の入口側よりも、冷却風の上流側へ延在する延伸部を含むようにしてもよい。また、延伸部は、屈曲し、冷却風の進行方向をガイドするガイド部を含み、延伸部の、流路の入口側は、第１の遠心ファン及び第２の遠心ファンまで延在するようにしてもよい。このようにすれば、複数の遠心ファンから送風される空気が干渉せず、複数のフィンを効率よく冷却することができる。

【0008】

また、第１の遠心ファンの端部と第２の遠心ファンの端部とが、冷却ファンから流路へ向かう方向を基準として前後するように配置され、第１の遠心ファンの端部から複数のフィンの端部までの距離と、第２の遠心ファンの端部から複数のフィンの端部までの距離と
がほぼ等しくなるようにしてもよい。このようにすれば、各遠心ファンから送風され流路へ導入される冷却風の量に偏りが少なくなり、複数のフィンを均一に冷却することができる。

【0009】

また、筐体は、立設された複数のフィンの上方に、流路の上面を構成するカバーを備えるようにしてもよい。また、筐体の外側に、カバーを支持し、フィンよりも高さが高い支持部が立設され、カバーは、複数のフィンの上端から間隙を空けて支持部に固定されるようにしてもよい。カバーによって複数のフィンの間の流量を担保し、放熱性能を向上させることができる。

【0010】

また、複数のフィンの間に形成される流路の少なくとも一部に、カバーを支持する支持部が設けられ、カバーは、流路のうちの支持部より冷却ファンに対して近位の部位に、通気口を有するようにしてもよい。支持部によって流れが阻害される空気を、通気口から流路外へ排出することができ、十分に空冷を機能させることができる。

【0011】

また、筐体の内面に、当該筐体の内部に収容される部品の形状に沿った凹凸を有するようにしてもよい。例えば発熱量の大きい部品に筐体を近づけることで、放熱の効率を向上させることができる。

【0012】

また、筐体のフィンが立設される面は、筐体の内部に収容される所定の部品の近傍が最も低くなるように凹状に形成され、遠心ファンは、当該遠心ファンの送風口が、筐体のフィンが立設される面のうち所定の部品の近傍を向くように配置されるようにしてもよい。例えば特に冷却したい所定の部品を集中的に冷却することができる。

【0013】

なお、課題を解決するための手段に記載の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、放熱機構をコンパクトに形成するとともに放熱性能を向上させるための技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、電子機器の筐体の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、電子機器の筐体の一例を示す平面図である。

【図3】図３は、電子機器の筐体の一例を示す分解斜視図である。

【図4】図４は、筐体の内部の一例を示す平面図である。

【図5】図５は、図４のＡ－Ａ断面の一例を示す部分断面斜視図である。

【図6】図６は、電子機器を冷却ファンとは反対側の側面から見た側面図である。

【図7】図７は、電子機器の筐体の他の例を示す部分平面図である。

【図8】図８は、電子機器の筐体の他の例を示す模式的な側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。

【0017】

図１は、電子機器の筐体の一例を示す斜視図である。図２は、電子機器の筐体の一例を示す平面図である。図３は、電子機器の筐体の一例を示す分解斜視図である。電子機器１は、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の装置である。電子機器１は、筐体２
と、冷却ファン３（３Ａ、３Ｂ）とを備える。筐体２は、その内部にプリント配線板等の基板を収容し、外面の一部に、複数のフィン２１（２１Ａ、２１Ｂ）によってヒートシンクが形成されたダイカスト筐体である。複数のフィン２１は、筐体２の外面に、互いにほ
ぼ平行に立設される壁面である。また、隣り合うフィン２１の間には、冷却風の流路が形成される。冷却ファン３は、筐体２の外面の一部であって、フィン２１の近傍に配置される。冷却ファン３は、遠心ファンであり、回転軸に垂直な方向の一方であって、上述した流路の入口に向かう方向に開口した送風口を備える。なお、冷却ファン３は、例えば軸流ファンなど、遠心ファン以外のタイプでもよい。また、立設される複数のフィン２１の上方には、カバー２２が設けられる。カバー２２は、上述した流路の上面を構成する。カバー２２は、複数のフィン２１の上方を覆うことで流路とフィン上方の外部空間とを区画し、冷却ファン３からの冷却風が流路を効率的に流通することを可能にする。その結果、カバー２２によって流路を流れる空気の流量を担保し、放熱性能を向上させることができる。

【0018】

また、図３に示すように、流路は、フィン２１Ａによって形成され、一方の冷却ファン３Ａが送風する冷却風が通過する第１のゾーンと、フィン２１Ｂによって形成され、他方の冷却ファン３Ｂが送風する冷却風が通過する第２のゾーンとにゾーニングされてもよい。第１のゾーンと第２のゾーンとの境界に位置するフィン２１Ｃ（「仕切壁」とも呼ぶ）のうち、流路の入口側が、冷却ファン３に向かって延在している部分を延伸部２１Ｄと呼ぶものとする。延伸部２１Ｄによれば、各冷却ファン３が送風する冷却風が互いに干渉せず、複数のフィン２１を効率よく冷却することができる。また、一方の冷却ファン３Ａによって冷却されるフィン２１Ａと、他方の冷却ファン３Ｂによって冷却されるフィン２１Ｂとを分けることで、例えば異なる規模の冷却ファン３を設ける際にも性能設計が容易になる。なお、第１のゾーン及び第２のゾーンの大きさは同一でなくてもよく、この場合も屈曲する仕切壁を用いて、各冷却ファンが冷却風を供給する領域を区画することができる。

【0019】

なお、本実施形態では、２つの冷却ファン３は同じ種類のファンである。また、冷却ファン３は、ねじを介して筐体２に固定される。図２等に示すように、ねじ穴を有する固定部３１が２つの冷却ファン３同士で干渉しないように、一方の冷却ファン３Ａの送風口側の端部と、他方の冷却ファン３Ｂの送風口側の端部とが、冷却ファン３から流路へ向かう方向を基準として前後するように位置を異ならせて配置されるようにしてもよい。このようにすれば、冷却ファン３同士の間隔を狭めることができ、複数の冷却ファン３をコンパクトに配置できる。また、一方の冷却ファン３Ａの送風口側の端部から流路の入口までの距離と、他方の冷却ファン３Ｂの送風口側の端部から流路の入口までの距離とがほぼ同じになるように、フィン２１の端部が形成されている。このようにすれば、各冷却ファンから送風され流路へ導入される空気の量及び風速に偏りが少なくなり、フィン２１Ａとフィン２１Ｂとで均一に冷却することができる。なお、冷却ファン３の固定部３１を、平面視上において各冷却ファンの左右でずらし、千鳥配置のように設けてもよい。このようにしても、送風口側の端部を揃えて複数の冷却ファン３を配置し、固定部３１が互いに干渉しないようになる。

【0020】

図４は、筐体の内部の一例を示す平面図である。図５は、図４のＡ－Ａ断面の一例を示す部分断面斜視図である。筐体２の内部には、電子部品が実装された基板４が収容されている。図４においては、細い破線でファン３及びフィン２１を示している。また、太い破線の矢印で、冷却ファン３が送風する空気が流れる方向を示している。また、基板４は、比較的発熱量が小さい部品群（第１の部品群とも呼ぶ）が配置される領域４１と、これらの部品よりも発熱量が大きい部品を含む部品群（第２の部品群とも呼ぶ）が配置される領域４２とを有する。例えば、第１の部品群には、ＥＣＵの制御部等が含まれる。また、第２の部品群には、ＭＯＳトランジスタ等のスイッチング素子や、コイル等が含まれる。図４においては、太い破線の角丸長方形で各領域を示している。図５に示すように、収容される基板４に配置される部品４３の高さに応じて、筐体２の外面及び内面は凹凸を有するものであってもよい。すなわち、例えば特に発熱量の大きい部品４３を覆うように、筐体
２の内面が、部品４３の上面及び側面に沿った形状の空間を形成する。また、フィン２１の表面積ができるだけ大きくなるように、筐体内の部品が存在しない部分の外側には溝の深い流路が形成される。筐体２の内面と特に発熱量の大きい部品４３との距離ができるだけ近くなるように、筐体２の内部形状を形成することで、放熱性能を向上させることができる。また、例えば発熱量の大きい部品４３は、一般的な放熱ゲル等の熱伝導部材（図示せず）を介して筐体２の内面と熱的に接続されてもよい。

【0021】

筐体２の外面には、カバー２２を支持するための支持部２４が形成されている。例えば、柱状の支持部２４の上端には、めねじが設けられる。また、カバー２２は、支持部２４の上端に対応する位置に貫通孔を有する。そして、ねじを介してカバー２２は支持部２４に固定される。なお、フィン２１の間に支持部２４が形成されると、冷却風の流動が阻害される場合がある。そこで、図１から図３に示すように、カバー２２は、流路のうちの、支持部２４より冷却ファン３に対して近位の部位に、通気口２３を設けるようにしてもよい。このようにすれば、支持部２４によって流れが阻害される空気を、通気口２３から流路外へ排出することができ、十分に空冷を機能させることができる。

【0022】

図６は、電子機器を冷却ファンとは反対側の側面から見た側面図である。図６に示すように、フィン２１とカバー２２との間には、所定の大きさの間隙２５が設けられていてもよい。車両に搭載されるＥＣＵのような電子機器１においては、振動でフィン２１と平板状のカバー２２とが接触し、騒音を発生させるおそれがある。フィン２１とカバー２２との間に、所定の大きさの間隙２５を設けることにより、フィン２１とカバー２２との接触を防ぐことができる。

【0023】

＜効果＞
本実施形態に係る冷却ファン３は、いわゆるブロアー型の遠心ファンである。また、冷却ファン３とフィンとが筐体３の表面上に配置され、低背化が実現できる。また、基板４上において比較的発熱量の大きい部品と小さい部品とを分けて配置すると共に、筐体は、発熱量の小さい部品が配置される、基板上の領域に対向する面の外側に冷却ファン３を配置し、発熱量の大きい部品が配置される、基板上の領域に対向する面の外側にフィンを形成することで、効率よく放熱を行うことができる。したがって、放熱機構をコンパクトに形成するとともに放熱性能を向上させることができるといえる。

【0024】

＜変形例＞
図７は、電子機器の筐体の他の例を示す部分平面図である。本変形例においても、各冷却ファン３が送風する領域を分けるように、仕切壁を設ける。仕切壁は、流路の入口側の端部が、一方の冷却ファン３Ａの端部まで延在する延伸部２１Ｇを含むフィン２１Ｅと、流路の入口側の端部が、他方の冷却ファン３の端部まで延在する延伸部Ｈを含むフィン２１Ｆとを含む。本変形例では、各冷却ファンから送風される領域が平面視において広がるようにフィン２１Ｅ及びフィン２１Ｆが屈曲し、冷却風の進行方向をガイドする。また、屈曲する部分にはアールが付けられている。このように屈曲するガイド部２１Ｊ及び２１Ｋによれば、フィン２１によって形成される流路が、仮に冷却ファン３が送風する方向の延長上にない場合であっても、目標とする流路に冷却風を導入することができる。また、図７に示すように、冷却ファン３の送風口を有する面の幅よりも、送風先の複数のフィン２１の両端の幅を広げれば、より多くのフィン２１を用いて放熱性能を向上させることができる。また、仕切壁が冷却ファン３と接続されることで、送風される空気が流路以外へ漏れることを抑制できる。

【0025】

図８は、電子機器の筐体の他の例を示す模式的な側面図である。図８の例では、特に冷却したい部品４１に対向する面が最も低くなるように、筐体２の表面が凹状になっている。また、特に冷却したい部品４１に対向する面の外側に冷却ファン３が送風する空気が当
たるように、冷却ファン３は送風口が筐体２の所定の部品の近傍を向くように配置される。また、フィンが立設される面は曲面状にすることで、空気の流れはスムーズになる。なお、図８に示すように筐体２の表面形状に沿ってフィン２１の高さ及びカバー２２の表面も凹状にすれば、複数のフィン２１の間に設けられる流路の断面積がほぼ一定になり、放熱性能は担保される。

【0026】

また、上述の実施形態では、冷却ファン３を２つ備える例を示したが、冷却ファン３の数は２つには限定されない。また、複数のフィンの数も、図示した例には限定されない。

【符号の説明】

【0027】

１：電子機器
２：筐体
２１（２１Ａ、２１Ｂ）：フィン
２１Ｃ、２１Ｅ、２１Ｆ：仕切壁（フィン）
２１Ｄ、２１Ｇ、２１Ｈ：延伸部
２１Ｊ、２１Ｋ：ガイド部
２２：カバー
２３：通気口
２４：支持部
２５：間隙
３（３Ａ、３Ｂ）：冷却ファン
３１：固定部
４：基板
４１：第１の部品群が配置される領域
４２：第２の部品群が配置される領域
４３：部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】