回路基板の放熱構造
【課題】回路基板の放熱のための構造において、小型化や省エネを図ることができる上に、より効果的な放熱ができるようにする。
【解決手段】回路基板１１に搭載された回路部品１２，１３のうちの高温になる高温回路部品１２を密に包囲して他の回路部品１３から区切るとともに、回路部品１２との間に閉じ込め空間４１を形成する金属製の仕切り部材３１を設ける。仕切り部材３１によって熱を閉じ込めるとともに遮熱を図り、熱せられた空気を出口３５から速やかに外部に排出させ、入口からは冷たい空気を流入させて、高温回路部品の発熱による熱の拡散を防止し、全体の放熱を効果的なものにする。
【解決手段】回路基板１１に搭載された回路部品１２，１３のうちの高温になる高温回路部品１２を密に包囲して他の回路部品１３から区切るとともに、回路部品１２との間に閉じ込め空間４１を形成する金属製の仕切り部材３１を設ける。仕切り部材３１によって熱を閉じ込めるとともに遮熱を図り、熱せられた空気を出口３５から速やかに外部に排出させ、入口からは冷たい空気を流入させて、高温回路部品の発熱による熱の拡散を防止し、全体の放熱を効果的なものにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回路基板に搭載された回路部品が発する熱を、より効果的に外部に放出するための放熱構造に関し、より詳しくは、小型化や省エネを図ることができるような回路基板の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板の冷却方法としては、自然空冷のほかに、水冷や、ファンを用いた強制空冷がある。
【０００３】
水冷を行うには、防水をしなればならず構造が複雑である。また、スケールの発生のためメンテナンスが必要でコストもかかる。さらに、回路基板が車両に搭載されるものである場合には、車両の衝突により一部が脆弱性を有するようになったまま走行していて、そのうちに何らかの原因で脆弱性を帯びた部分が破損したときには冷却液が漏洩したりすることになり、大変な事故に繋がりかねない。
【０００４】
このため、空冷が好まれる。空冷は、特に冷却が必要な回路部品にヒートシンクが取り付けられて行われるが、ヒートシンクに伝達された熱で加熱された空気はヒートシンク部分で滞留しやすいので、効果を確実なものとするためファンが用いられ、強制空冷されることになる。つまり、熱せられた空気をファンで強制的に排出しようとするのである。ファンは、ヒートシンクや、回路基板を収容する筐体に取り付けられる。しかし、ファンは熱せられて熱くなった空気を撹拌するだけであり、熱い空気は拡散してしまう。また、全体の空気に流れをつけて排出するには、風量が大きくなければならず、そのためには、より大きなファンが必要となる。この結果、消費電力が大きくなり、また騒音も大きくなるという難点があった。
【０００５】
このため、強制空冷を行う場合に効率の良い放熱ができるようにすべく、たとえば下記特許文献１に開示されている放熱構造が提案されていた。
【０００６】
この放熱構造は、発熱部品（発熱する回路部品）と放熱のためのアルミ板を熱伝導率の低い遮熱部材で覆ってトンネル状の空間を形成し、放熱ファンで放熱する構造である。すなわち、発熱部品で熱せられた空気のみを放出するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−１０７８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記遮熱部材は、略筒形状に形成されたものであり、その中に発熱部品やアルミ板が雑多に存在している。このため、遮熱部材を設けなかった場合、つまり筐体の内部全体を強制空冷する場合に比して、熱せられる空気のみを吐き出すことができ、大型ファンを不要とし、効率の良い放熱ができるとはいうものの、遮熱部材内に比較的広い空間があるので、熱せられた空気が、ファンが作る風によって比較的広い遮熱部材内の空間で拡散してしまう。また、発熱部品やアルミ板が雑多に存在するので、空気の流れが一様ではなく、滞留が起こる。空気は比熱が大きいので、発熱当初は温まりにくいが、一旦熱せられると冷めにくく、その熱せられた空気が滞留をするので、回路部品の温度を上げてしまうことになり、放熱としては不十分であった。
【０００９】
そこで、この発明は、小型化や省エネを図ることができる上に、より効果的な放熱ができるようにすることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのための手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を包囲して他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、該仕切り部材には、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１１】
別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、該仕切り部材には、回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部と、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１２】
別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品が、周囲の他の回路部品から仕切り部材で区切られ、該仕切り部材と回路部品との間には、回路部品の周囲の雰囲気を閉じ込めるべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする形状の閉じ込め空間が形成され、該閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１３】
前記「包囲」とは、トンネルのような通路とは異なり、周囲を取り囲むことの意味で、必要に応じて上面を覆うことも含む意味である。
【００１４】
前記「表面立体形状に従って内外に出入りする」とは、表面立体形状の凹凸とは無関係に直線状に延びる形ではなく、その凹凸のように凹んだり膨らんだりする形状であることを意味する。前記凹凸に対応した、あるいは凹凸に則した忠実な凹凸（完全な相似形）であることのみをいうのではないが、前記閉じ込め空間は極力狭く（薄く）、小容積であるのが望ましい。
【００１５】
この放熱構造では、回路部品が仕切り部材によって区切られて閉じ込め空間が形成されているので、この閉じ込め空間内の空気は、入口と出口との間で流通可能で、回路部品が発する熱で加熱されるやいなや出口から外部に排出される一方、入口からは空気が流入する。つまり、閉じ込め空間内の空気は拡散されることなく速やかに外部に排出される。
【００１６】
閉じ込め空間の通気を円滑にするためには通気手段としてのファンを用いるとよい。ファンは、仕切り部材に取り付けることも、その他の部位に取り付けてダクトで接続することもできる。
【００１７】
さらに別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するために前記回路部品のうちの一部の回路部品を覆う、回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材であって、前記回路部品との間に閉じ込め空間を形成すべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部が形成されるとともに、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、閉じ込め空間を仕切り部材で形成し、この閉じ込め空間の空気を外部に排出させる一方で別の空気を流入させて通風を図るので、熱せられた空気が外部に放出される前に、その空気が拡散されることはない。
【００１９】
しかも、閉じ込め空間に比熱の大きい空気を通過させるので、回路部品に即した形状であって容積が小さいために熱容量が小さくなった閉じ込め空間内の空気は、比較的温まり易い。そしてこの閉じ込め空間内の空気は、滞留することなく速やかに排出されるので、より効果的な放熱が可能である。
【００２０】
また、閉じ込め空間が狭いことから、ファンを取り付ける場合でも小型のファンを使用でき、仕切り部材も小さくて済むので、小さくコンパクトな放熱構造が得られる。
【００２１】
さらに、前記のように小さなファンを用いることができるうえに、仕切り部材で遮熱をして熱い空気を拡散させないのでその他の部位の回路部品に対する熱害を防止でき、その冷却構造は簡素なものでよい。このため、省エネを図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】放熱構造を示す斜視図。
【図２】仕切り部材を外した状態の斜視図。
【図３】要部の側面図と正面図。
【図４】要部の平面図と横断面図。
【図５】要部の縦断面図。
【図６】縦断面図。
【図７】高温回路部品と仕切り部材の関係を示す説明図。
【図８】仕切り部材に使用される金属板の斜視図。
【図９】仕切り部材に使用される金属板の断面図。
【図１０】他の例に係る仕切り部材を示す断面図。
【図１１】他の例に係る仕切り部材を示す断面図。
【図１２】他の例に係る放熱構造を示す斜視図。
【図１３】他の例に係る放熱構造を示す斜視図。
【図１４】コンピュータ解析に用いる仕切り部材の外観を示す斜視図。
【図１５】コンピュータ解析の結果を示す斜視図。
【図１６】コンピュータ解析の結果を示す斜視図。
【図１７】コンピュータ解析の結果である温度変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、回路基板１１に搭載された回路部品１２，１３から生じる熱を外部に放出するための放熱構造を示す分解斜視図である。この図に示すように、この放熱構造は、複数の回路部品１２，１３のうちの一部の回路部品１２を他の回路部品１３から区分して熱の拡散を防止し、放熱をする構造である。
【００２４】
この例においては、回路基板１１が筐体２１内に収容された放熱構造を説明する。
【００２５】
筐体２１は、回路基板１１の回路部品１２，１３を囲繞する枠状部分を有する本体２２と、この本体２２の上面に被着される蓋体２３を有する。本体２２には、内部空間と外部空間を連通する通気のための通気口２４が形成されている。また蓋体２３は、厚さ方向に貫通する開口部２５を一部に有する。
【００２６】
そして、回路基板１１には、前記回路部品１２，１３のうちの一部の回路部品１２を区分するための仕切り部材３１が固定される。仕切り部材３１は、下面が開放された構造であり、図２に示したように高温の熱を発する複数の回路部品１２（以下、「高温回路部品」という。）を覆って、全体を包囲する。仕切り部材３１で高温回路部品１２を覆うことによって、高温回路部品１２と仕切り部材３１との間に閉じ込め空間４１（図１参照）が形成される。
【００２７】
なお、図中１２ａは、電子部品ではなく電子部品の放熱を促す高温回路部品１２と一つとしてのヒートシンクである。また、区分すべき高温回路部品１２が１個である場合には、仕切り部材３１が覆うのは１個の高温回路部品１２である。図示例のように高温回路部品１２が複数ある場合には、可能であれば、これらの高温回路部品１２を一箇所または数箇所にまとめるように回路部品１２，１３を配置する。
【００２８】
仕切り部材３１は、図３〜図６にも示したように、前記高温回路部品１２を密に覆うものであり、適宜の材料で構成される。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は正面図、図４（ａ）は平面図であって、図４（ｂ）は図３（ｂ）におけるＡ−Ａ位置での仕切り部材３１の断面形状を示す断面図である。また、図５（ａ）は図４（ａ）のＢ−Ｂでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図５（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図５（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図６は、図４（ａ）のＥ−Ｅでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図である。
【００２９】
すなわち、仕切り部材３１は、周囲を取り囲む周壁３２と、この周壁３２の上面を閉じる天板３３を有し、これら周壁３２と天板３３に、高温回路部品１２の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部３４が形成されている。区切るべき高温回路部品１２が複数であっても隙間が狭い場合には、その部位に前記凹凸形状部３４は不要である。
【００３０】
前記凹凸形状部３４は、高温回路部品１２の表面立体形状の凹凸と無関係に直線状に延びる形ではなく、その凹凸のように凹んだり膨らんだりする形状である。つまり、前記凹凸形状部３４を有する仕切り部材３１は、高温回路部品１２の表面立体形状と完全に相似する形状と、高温回路部品１２の表面立体形状の凹凸と無関係に直線状に延びる筒状形状との中間の形状である。これは、高温回路部品１２の周囲に小容積の前記閉じ込め空間４１を形成するためである。この結果、閉じ込め空間４１の形状は、高温回路部品１２の表面立体形状に従って内外に出入りする形状となる。
【００３１】
閉じ込め空間４１の容積は小さいほうがよいので、前記凹凸形状部３４を有する仕切り部材３１の形状は前記表面立体形状と完全に相似する形状に近いほうがよいが、この形状は、回路基板１１に対する固定が可能な範囲で空気の出入りを考慮して設定される。このため、例えば高温回路部品の下端の端子部分の周囲には比較的広い空間を有する（図５（ａ）、図５（ｃ）、図６参照）。
【００３２】
このような仕切り部材３１は、高温回路部品群１４に対して上から密に被覆できる形態であり、高温回路部品群１４を構成する高温回路部品１２の形態や配置、高温回路部品１２の数、高温回路部品１２の集合の数などに応じて適宜の形態に形成される。また、閉じ込め空間４１からの空気の出口３５と、閉じ込め空間４１への空気の入口３６が形成されている。
【００３３】
図示例の形状について説明すると、前記周壁３２を横断面でみると、図４（ｂ）に示したように、高温回路部品１２の集合の外周における直線状の部分に対応する部分には、その部分に沿う直線状部３４ａが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における湾曲部分に対応する部分には、その部分に沿う湾曲部３４ｂが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における出隅部分に対応する部分には、その部分に沿う略Ｌ字状をなす出隅部３４ｃが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における高温回路部品１２同士の間には、適宜それらの隙間に入り込む入り込み部３４ｄが形成されている。図４（ｂ）中の一点鎖線は高温回路部品１２の集合の外周を直線的につなぐ仮想外周線１６である。前記入り込み部３４ｄの深さや形状は、仕切り部材３１の材質に基づく加工性なども加味して適宜設定される。
【００３４】
周壁３２を縦断面でみると、図５、図６に示したように、高温回路部品１２間においては適宜高さに形成され、前記と同様に、適宜凹凸形状部３４を有する。
【００３５】
前記天板３３についても同様で、図５、図６に示したように、高温回路部品１２の形状に応じて形成され、直線状部３４ａ、湾曲部３４ｂ、出隅部３４ｃ、入り込み部３４ｄを有する。図５、図６中、一点鎖線は、高温回路部品１２の集合の外周を直線的につなぐ仮想外周線１６である。前記入り込み部３４ｄの有無や深さ、形状は、仕切り部材３１の材質に基づく加工性、必要性なども加味して適宜設定される。たとえば図５（ａ）、図５（ｃ）では高温回路部品１２間に対応する部位に入り込み部３４ｄを形成しているが、図５（ｂ）では、ヒートシンク１２ａ間に対応する部位に入り込み部３４ｄを形成していない。また、ヒートシンク１２ａの溝に対応する部位にも入り込み部３４ｄを形成していない。これは、空気の流通を考慮したためである。
【００３６】
また、周壁３２や天板３３の各部やそれらの間の角隅部分には、閉じ込め空間４１内に空気の滞留が極力起こらないようにするため、角アールが形成される。この角アールの形成により、強度の向上も図れる。
【００３７】
このような仕切り部材３１の固定によって形成される前記閉じ込め空間４１は、高温回路部品１２の表面立体形状に近似した薄型であり、仕切り部材３１の内面は前記高温回路部品群１４に近接する。また、閉じ込め空間４１は、孤立する部分がなく一体である。
【００３８】
前記出口３５は、図５（ｂ）に示したように天板３３における一方側の端部に形成され、この出口３５には、上に向けて延びる排気管部３５ａが一体に設けられている。この排気管部３５ａは、前記蓋体２３の開口部２５に接続される長さである。すなわち、出口３５は直接外部に連通されている。
【００３９】
前記入口３６は、図５（ｂ）に示したように天板３３における前記出口３５と反対側の隅部に形成されている。入口３６は、斜め下に向けて形成され、小型ファン３７が備えられる。この小型ファン３７は、閉じ込め空間４１内に空気を送り込むものである。閉じ込め空間４１は前記のように小容積で狭い。このため、広い空間に空気を吐出する場合に用いるファンよりも小型のものを使用できる。小型ファン３７の配置や個数は適宜設定される。
【００４０】
出口３５および入口３６の向きや位置、数は適宜設定される。小型ファン３７を省略してもよい。
【００４１】
なお、図示例の仕切り部材３１は、すべての部位を同一厚に形成した構造であるので内面と外面は同一形状であるが、たとえば合成樹脂の成形品で構成する場合などのように内面と外面の形状が同一でなくともよい場合には、内面が前記の形状になるように形成する。
【００４２】
高温回路部品１２と仕切り部材３１の関係について、好ましい例を図７の模式図を用いて具体的に説明する。図７中、１２は高温回路部品としてのＣＰＵで、１２ａはヒートシンクであるが、その他の高温回路部品１２の場合でも同様である。
【００４３】
図７（ａ）に示したように、仕切り部材３１は全体としてカップを逆さにしたような形状に形成され、天板３３は平坦に形成される。そして、この天板３３に前記出口３５が形成され、出口３５には、上方に延びる排気管部３５ａが設けられている。
【００４４】
一方、仕切り部材３１の周壁の下方には入口３６が形成される。この入３６の位置は、発熱源であるＣＰＵ（高温回路部品１２）の上面高さよりも若干上に設定される。外気の取り込みが円滑になるからである。
【００４５】
そして、入口３６を形成した仕切り部材３１の周壁３２は、上側ほど内側に傾くように形成される。つまり、周壁３２とヒートシンク１２ａの間における下端の隙間Ａと上端の隙間Ｂを対比すると、下端の隙間Ａの方が上端の隙間Ｂよりも大きくなるように形成される。
【００４６】
また、仕切り部材３２の天板３３とヒートシンク１２ａの上端との距離Ｈを前記上端の隙間Ｂよりも大きくする。
【００４７】
仕切り部材３１と高温回路部品１２がこのような位置関係であると、閉じ込め空間４１の空気の熱容量が小さくなることによって熱交換速度が速くなり、対流による空気流の速度を増加させる。また、前記距離Ｈに基づく煙突効果による負圧も利用して、高温となった空気を速やかに排出できる。なお、前記出口３５は広く、排気管部３５ａは長いほうが、煙突効果はより一層高まる。
【００４８】
また、閉じ込め空間４１内の空気の排出を促すには、図７（ｂ）に示したように、出口３５の上に排気路３８を形成し、この排気路３８に送気のためのファン３９を設け、このファン３９側の直径Ｅよりも狭い狭隘幅Ｆの狭隘部３８ａを形成して、ベンチュリー効果によって、負圧状態を創出することもできる。
【００４９】
仕切り部材３１の材質については、前記のように適宜選択されるが、例えば車載用の電気接続箱に収納されるＥＣＵなどのような場合には、大きさが小さいので、加工性の点から、図８に示したような金属板５１（箔を含む。）を使用するのが好ましい。この金属板５１は、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有している。波状加工部を全部に有するもののほか、一部に有するものであってもよい。
【００５０】
縦横に波状加工部を有する金属板５１は、変形性および形状保持性が優れるという利点を有する。図８中、矢印Ｘは縦方向、矢印Ｙは横方向を示す。
【００５１】
すなわち、金属板５１は例えばアルミニウム製の薄板からなり、図９（ａ）の断面図（図８におけるＡ−Ａ切断部端面図）に示したように、横方向から見て山形に隆起する隆起部５２を一定間隔おきに有する波状であり、前記隆起部５２において、幅狭の第１凸部５３と、それよりも幅狭の第１凹部５４を横方向に繰り返し有する（図９（ｂ）（図８におけるＢ−Ｂ切断部端面図）参照）一方、前記隆起部５２間の低い部位において、幅広の第２凸部５５と、それより幅狭の第２凹部５６を横方向に繰り返す（図９（ｃ）（図８におけるＣ−Ｃ切断部端面図）参照）形状である。
【００５２】
前記第１凸部５３は、頂面５３ａが下へ若干湾曲し両側５３ｂが逆ハの字になる形状で、第１凹部５４は、平坦な底部５４ａを有する。これとは逆に、前記第２凸部５５は、頂面５５ａが平坦で、第２凹部５６は、底面５６ａが上へ若干湾曲し両側５６ｂがハの字になる形状である。これら隆起部５２、第１凸部５３、第１凹部５４、第２凸部５５及び第２凹部５６が前記波状加工部を構成する。
【００５３】
このような構造をなすので金属板５１は加工性がよく、特にＬＤＲ（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒａｔｉｏ）あるいは限界絞り比が高く、絞り性が良好であって、複雑で微細な加工でも可能となる。
【００５４】
また、前記のように波状加工部を有するので、吸音・消音機能を発揮でき、高温電子部品から発せられる音を低減できる。金属板５１は、複数枚の板材が積層された積層構造であってもよい。この場合には制振効果が高まり、吸音・消音効果の向上も図れる。
【００５５】
このほか、例えば電磁波シールド性を良好なものとして、ノイズ障害を防止できるようにするためには、金属板５１の素材として電磁波吸収性を有するとして知られているＦｅ−Ａｌ合金を用いるとよい。前記のような波状加工部を有するＦｅ−Ａｌ合金製の仕切り部材３１は、Ｆｅ−Ａｌ合金の作用に加えて、波状加工部による電磁波の乱反射によっても電磁波を減衰させ、電磁波シールド性能を得る。
【００５６】
なお、金属で形成した金属板５１は、板厚が薄く、熱伝導率が高いほうがよい。また、可能であれば仕切り部材３１の内面はたとえば鏡面加工などで熱反射率を高くしたり、黒色化して熱吸収率を高くしたりするとよい。仕切り部材３１の熱容量を低減して、高温回路部品１２側の温度を上昇させて空気の対流を活発化させ、前記の排気効率を高められるからである。前記内面の性状については、閉じ込め空間４１での空気の対流を考慮して設定される。
【００５７】
以上のように構成された仕切り部材３１の回路基板１１に対する固定は、図示しないビスやリベット等による固定のほか、仕切り部材３１の下端に形成された図示しない爪の折り返し等の適宜の方法によって行われる。この他、例えば図１０に示したように、前記蓋体２３に対して固定される固定片３１ａを備えて、蓋体２３を閉じたときに回路基板１１上の高温回路部品群１４を被覆するようにしてもよい。
【００５８】
このような回路基板１１の放熱構造では、仕切り部材３１内において小型ファン３７により吐出された空気が仕切り部材３１内の閉じ込め空間４１内の空気を押し出し、この空気を、出口３５を通して蓋体２３の開口部２５から排出する。このため仕切り部材３１で覆われた部分の熱が仕切り部材３１の外側に拡散するのを防止して遮熱を図ることができる。この状態で、仕切り部材３１で覆われていない回路部品１３と仕切り部材３１とが、通気口２４から筐体２１内に出入りする空気流で空冷されるので、空冷すべき対象の温度が低くて済み、空冷の効果を向上させることができる。
【００５９】
そして、仕切り部材３１は、図示例のように高温回路部品群１４の外側をそれらの形に則して密に覆うので、前記閉じ込め空間４１は小容積となる。このため、仕切り部材３１によって小容積の閉じ込め空間４１を介して覆われる高温電子部品群１４が熱を発すると、この熱を受けた空気は、閉じ込め空間４１内に閉じ込められたような状態になって、出口に向けて移動しようとする。この移動を前記小型ファン３７が促して、熱せられた空気は次々に排出される。その一方で、小型ファン３７によって入口３６からは空気が流入する。つまり、閉じ込め空間４１内の空気は、高温回路部品１２が発する熱で加熱されるやいなや拡散されることなく速やかに外部に排出される。
【００６０】
この結果、換気が良好になされ、回路基板１１上で熱がこもるようなことはなく、回路部品１２，１３が高温になることを抑制した定温の状態が得られる。閉じ込め空間４１内の空気は出口から外部に排出される。
【００６１】
また、閉じ込め空間４１が狭いことから小型ファン３７は小さいものでよく、そのうえ仕切り部材３１も小さくて済むので、小さくコンパクトな放熱構造が得られる。
【００６２】
さらに、ヒートインシュレータのように遮熱を行って熱い空気を拡散させないので、その他の部位の冷却構造は簡素なものでよい。このため、回路部品には耐熱温度の低い廉価な部品を使用することができ、コストの低減を図れる。
加えて、前記のように小さな小型ファン３７を用いることができるので、省エネを図ることもできる。小型ファン３７を複数備えた場合には、例えば発熱温度の高い部位を優先的に排気するなど、小型ファンを選択的にＯＮ・ＯＦＦ制御して効率の良い排気を行うようにすると、省エネを図ることができる。
【００６３】
以下、その他の形態について説明する。この説明において、先の構成と同一または同等の部位については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１１は、放熱構造を有する筐体２１の縦断面を示す。この図に示す仕切り部材３１は、前記のように高温回路部品１２を覆うというよりは、高温回路部品１２を仕切るという表現が相応しい形状に形成され、高温回路部品１２を包囲する。すなわち、蓋体２３の下面に固定される固定片３１ａが、高温回路部品１２の集合の外周縁に対応する位置の上方に形成され、この固定片３１ａから周壁部３２が垂設される。そして、この周壁部３２には高温電子部品１２の表面立体形状に従って出入りする凹凸形状部３４が適宜設けられる。必要に応じて天板を設けてもよい。
【００６４】
図１２は、放熱構造の斜視図であり、複数の高温回路部品１２の集合を１個の仕切り部材３１で区切る構造である。すなわち、高温回路部品１２の集合に対応する複数の本体部３１ｂを有し、これら本体部３１ｂの間は断面逆Ｕ字状をなす通路３１ｃで連結されている。
【００６５】
図１３も複数の高温回路部品１２の集合を有する場合の放熱構造の斜視図であり、この例では、高温回路部品１２ごとに設けられた仕切り部材３１がダクト３１ｄで連結された構造である。
【００６６】
前記のような仕切り部材３１で高温回路部品を包囲して高温回路部品から発せられる熱を閉じ込めることの効果を検証すべく、図１４に示したような形態の仕切り材を用いたコンピュータ解析を行って、温度変化の様子を確認した。
【００６７】
仕切り部材はアルミ合金とし、図１６に示したような形態のヒートシンクに密に被せるものとした。内部の閉じ込め空間からの出口は、上面の一端側に形成し、閉じ込め空間への空気の入口は、下部に形成した。
【００６８】
また、高温回路部品は６０℃になるＣＰＵと、このＣＰＵの上に固定されたヒートシンクを想定し、図中の一点（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｚ＝０）の温度変化を確認した。
【００６９】
図１５は閉じ込め空間内の状態を示す解析の結果で、図１６は外部の状態を示す解析結果である。前記の一点の温度変化は、図１７に示したとおりである。図１７中、横軸は時間（単位：秒）で、縦軸が温度（単位：℃）である。この図１７にみられるように、発熱当初は温度が上昇するものの、その後対流が起こり、温度が徐々に下がり、温度上昇が防げることがわかる。このことから、熱を閉じ込めて速やかに排出させるようにする放熱構造には、一定の効果があるといえる。
【００７０】
この発明の回路部品は、前記一形態の回路部品１２，１３、ヒートシンク１２ａに対応し、
同様に、
波状加工部は、前記隆起部５２、第１凸部５３、第１凹部５４、第２凸部５５、第２凹部５６に対応するも、
この発明は前記の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００７１】
たとえば、回路基板が極めて薄い形態のものである場合には、仕切り部材は回路部品を筐体内で仕切るだけで包囲する構造のものとするとよい。
【００７２】
また、放熱のための環境によっては、仕切り部材で包囲するのは高温回路部品でなくともよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…回路基板
１２，１３…回路部品
１２ａ…ヒートシンク
２１…筐体
３１…仕切り部材
３４…凹凸形状部
３５…出口
３６…入口
４１…閉じ込め空間
５２…隆起部
５３…第１凸部
５４…第１凹部
５５…第２凸部
５６…第２凹部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回路基板に搭載された回路部品が発する熱を、より効果的に外部に放出するための放熱構造に関し、より詳しくは、小型化や省エネを図ることができるような回路基板の放熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
回路基板の冷却方法としては、自然空冷のほかに、水冷や、ファンを用いた強制空冷がある。
【０００３】
水冷を行うには、防水をしなればならず構造が複雑である。また、スケールの発生のためメンテナンスが必要でコストもかかる。さらに、回路基板が車両に搭載されるものである場合には、車両の衝突により一部が脆弱性を有するようになったまま走行していて、そのうちに何らかの原因で脆弱性を帯びた部分が破損したときには冷却液が漏洩したりすることになり、大変な事故に繋がりかねない。
【０００４】
このため、空冷が好まれる。空冷は、特に冷却が必要な回路部品にヒートシンクが取り付けられて行われるが、ヒートシンクに伝達された熱で加熱された空気はヒートシンク部分で滞留しやすいので、効果を確実なものとするためファンが用いられ、強制空冷されることになる。つまり、熱せられた空気をファンで強制的に排出しようとするのである。ファンは、ヒートシンクや、回路基板を収容する筐体に取り付けられる。しかし、ファンは熱せられて熱くなった空気を撹拌するだけであり、熱い空気は拡散してしまう。また、全体の空気に流れをつけて排出するには、風量が大きくなければならず、そのためには、より大きなファンが必要となる。この結果、消費電力が大きくなり、また騒音も大きくなるという難点があった。
【０００５】
このため、強制空冷を行う場合に効率の良い放熱ができるようにすべく、たとえば下記特許文献１に開示されている放熱構造が提案されていた。
【０００６】
この放熱構造は、発熱部品（発熱する回路部品）と放熱のためのアルミ板を熱伝導率の低い遮熱部材で覆ってトンネル状の空間を形成し、放熱ファンで放熱する構造である。すなわち、発熱部品で熱せられた空気のみを放出するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−１０７８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記遮熱部材は、略筒形状に形成されたものであり、その中に発熱部品やアルミ板が雑多に存在している。このため、遮熱部材を設けなかった場合、つまり筐体の内部全体を強制空冷する場合に比して、熱せられる空気のみを吐き出すことができ、大型ファンを不要とし、効率の良い放熱ができるとはいうものの、遮熱部材内に比較的広い空間があるので、熱せられた空気が、ファンが作る風によって比較的広い遮熱部材内の空間で拡散してしまう。また、発熱部品やアルミ板が雑多に存在するので、空気の流れが一様ではなく、滞留が起こる。空気は比熱が大きいので、発熱当初は温まりにくいが、一旦熱せられると冷めにくく、その熱せられた空気が滞留をするので、回路部品の温度を上げてしまうことになり、放熱としては不十分であった。
【０００９】
そこで、この発明は、小型化や省エネを図ることができる上に、より効果的な放熱ができるようにすることを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのための手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を包囲して他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、該仕切り部材には、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１１】
別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、該仕切り部材には、回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部と、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１２】
別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品が、周囲の他の回路部品から仕切り部材で区切られ、該仕切り部材と回路部品との間には、回路部品の周囲の雰囲気を閉じ込めるべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする形状の閉じ込め空間が形成され、該閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造である。
【００１３】
前記「包囲」とは、トンネルのような通路とは異なり、周囲を取り囲むことの意味で、必要に応じて上面を覆うことも含む意味である。
【００１４】
前記「表面立体形状に従って内外に出入りする」とは、表面立体形状の凹凸とは無関係に直線状に延びる形ではなく、その凹凸のように凹んだり膨らんだりする形状であることを意味する。前記凹凸に対応した、あるいは凹凸に則した忠実な凹凸（完全な相似形）であることのみをいうのではないが、前記閉じ込め空間は極力狭く（薄く）、小容積であるのが望ましい。
【００１５】
この放熱構造では、回路部品が仕切り部材によって区切られて閉じ込め空間が形成されているので、この閉じ込め空間内の空気は、入口と出口との間で流通可能で、回路部品が発する熱で加熱されるやいなや出口から外部に排出される一方、入口からは空気が流入する。つまり、閉じ込め空間内の空気は拡散されることなく速やかに外部に排出される。
【００１６】
閉じ込め空間の通気を円滑にするためには通気手段としてのファンを用いるとよい。ファンは、仕切り部材に取り付けることも、その他の部位に取り付けてダクトで接続することもできる。
【００１７】
さらに別の手段は、回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するために前記回路部品のうちの一部の回路部品を覆う、回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材であって、前記回路部品との間に閉じ込め空間を形成すべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部が形成されるとともに、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材である。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、閉じ込め空間を仕切り部材で形成し、この閉じ込め空間の空気を外部に排出させる一方で別の空気を流入させて通風を図るので、熱せられた空気が外部に放出される前に、その空気が拡散されることはない。
【００１９】
しかも、閉じ込め空間に比熱の大きい空気を通過させるので、回路部品に即した形状であって容積が小さいために熱容量が小さくなった閉じ込め空間内の空気は、比較的温まり易い。そしてこの閉じ込め空間内の空気は、滞留することなく速やかに排出されるので、より効果的な放熱が可能である。
【００２０】
また、閉じ込め空間が狭いことから、ファンを取り付ける場合でも小型のファンを使用でき、仕切り部材も小さくて済むので、小さくコンパクトな放熱構造が得られる。
【００２１】
さらに、前記のように小さなファンを用いることができるうえに、仕切り部材で遮熱をして熱い空気を拡散させないのでその他の部位の回路部品に対する熱害を防止でき、その冷却構造は簡素なものでよい。このため、省エネを図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】放熱構造を示す斜視図。
【図２】仕切り部材を外した状態の斜視図。
【図３】要部の側面図と正面図。
【図４】要部の平面図と横断面図。
【図５】要部の縦断面図。
【図６】縦断面図。
【図７】高温回路部品と仕切り部材の関係を示す説明図。
【図８】仕切り部材に使用される金属板の斜視図。
【図９】仕切り部材に使用される金属板の断面図。
【図１０】他の例に係る仕切り部材を示す断面図。
【図１１】他の例に係る仕切り部材を示す断面図。
【図１２】他の例に係る放熱構造を示す斜視図。
【図１３】他の例に係る放熱構造を示す斜視図。
【図１４】コンピュータ解析に用いる仕切り部材の外観を示す斜視図。
【図１５】コンピュータ解析の結果を示す斜視図。
【図１６】コンピュータ解析の結果を示す斜視図。
【図１７】コンピュータ解析の結果である温度変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。
図１は、回路基板１１に搭載された回路部品１２，１３から生じる熱を外部に放出するための放熱構造を示す分解斜視図である。この図に示すように、この放熱構造は、複数の回路部品１２，１３のうちの一部の回路部品１２を他の回路部品１３から区分して熱の拡散を防止し、放熱をする構造である。
【００２４】
この例においては、回路基板１１が筐体２１内に収容された放熱構造を説明する。
【００２５】
筐体２１は、回路基板１１の回路部品１２，１３を囲繞する枠状部分を有する本体２２と、この本体２２の上面に被着される蓋体２３を有する。本体２２には、内部空間と外部空間を連通する通気のための通気口２４が形成されている。また蓋体２３は、厚さ方向に貫通する開口部２５を一部に有する。
【００２６】
そして、回路基板１１には、前記回路部品１２，１３のうちの一部の回路部品１２を区分するための仕切り部材３１が固定される。仕切り部材３１は、下面が開放された構造であり、図２に示したように高温の熱を発する複数の回路部品１２（以下、「高温回路部品」という。）を覆って、全体を包囲する。仕切り部材３１で高温回路部品１２を覆うことによって、高温回路部品１２と仕切り部材３１との間に閉じ込め空間４１（図１参照）が形成される。
【００２７】
なお、図中１２ａは、電子部品ではなく電子部品の放熱を促す高温回路部品１２と一つとしてのヒートシンクである。また、区分すべき高温回路部品１２が１個である場合には、仕切り部材３１が覆うのは１個の高温回路部品１２である。図示例のように高温回路部品１２が複数ある場合には、可能であれば、これらの高温回路部品１２を一箇所または数箇所にまとめるように回路部品１２，１３を配置する。
【００２８】
仕切り部材３１は、図３〜図６にも示したように、前記高温回路部品１２を密に覆うものであり、適宜の材料で構成される。図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は正面図、図４（ａ）は平面図であって、図４（ｂ）は図３（ｂ）におけるＡ−Ａ位置での仕切り部材３１の断面形状を示す断面図である。また、図５（ａ）は図４（ａ）のＢ−Ｂでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図５（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図５（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図、図６は、図４（ａ）のＥ−Ｅでの仕切り部材３１の断面形状を示す断面図である。
【００２９】
すなわち、仕切り部材３１は、周囲を取り囲む周壁３２と、この周壁３２の上面を閉じる天板３３を有し、これら周壁３２と天板３３に、高温回路部品１２の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部３４が形成されている。区切るべき高温回路部品１２が複数であっても隙間が狭い場合には、その部位に前記凹凸形状部３４は不要である。
【００３０】
前記凹凸形状部３４は、高温回路部品１２の表面立体形状の凹凸と無関係に直線状に延びる形ではなく、その凹凸のように凹んだり膨らんだりする形状である。つまり、前記凹凸形状部３４を有する仕切り部材３１は、高温回路部品１２の表面立体形状と完全に相似する形状と、高温回路部品１２の表面立体形状の凹凸と無関係に直線状に延びる筒状形状との中間の形状である。これは、高温回路部品１２の周囲に小容積の前記閉じ込め空間４１を形成するためである。この結果、閉じ込め空間４１の形状は、高温回路部品１２の表面立体形状に従って内外に出入りする形状となる。
【００３１】
閉じ込め空間４１の容積は小さいほうがよいので、前記凹凸形状部３４を有する仕切り部材３１の形状は前記表面立体形状と完全に相似する形状に近いほうがよいが、この形状は、回路基板１１に対する固定が可能な範囲で空気の出入りを考慮して設定される。このため、例えば高温回路部品の下端の端子部分の周囲には比較的広い空間を有する（図５（ａ）、図５（ｃ）、図６参照）。
【００３２】
このような仕切り部材３１は、高温回路部品群１４に対して上から密に被覆できる形態であり、高温回路部品群１４を構成する高温回路部品１２の形態や配置、高温回路部品１２の数、高温回路部品１２の集合の数などに応じて適宜の形態に形成される。また、閉じ込め空間４１からの空気の出口３５と、閉じ込め空間４１への空気の入口３６が形成されている。
【００３３】
図示例の形状について説明すると、前記周壁３２を横断面でみると、図４（ｂ）に示したように、高温回路部品１２の集合の外周における直線状の部分に対応する部分には、その部分に沿う直線状部３４ａが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における湾曲部分に対応する部分には、その部分に沿う湾曲部３４ｂが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における出隅部分に対応する部分には、その部分に沿う略Ｌ字状をなす出隅部３４ｃが形成され、高温回路部品１２の集合の外周における高温回路部品１２同士の間には、適宜それらの隙間に入り込む入り込み部３４ｄが形成されている。図４（ｂ）中の一点鎖線は高温回路部品１２の集合の外周を直線的につなぐ仮想外周線１６である。前記入り込み部３４ｄの深さや形状は、仕切り部材３１の材質に基づく加工性なども加味して適宜設定される。
【００３４】
周壁３２を縦断面でみると、図５、図６に示したように、高温回路部品１２間においては適宜高さに形成され、前記と同様に、適宜凹凸形状部３４を有する。
【００３５】
前記天板３３についても同様で、図５、図６に示したように、高温回路部品１２の形状に応じて形成され、直線状部３４ａ、湾曲部３４ｂ、出隅部３４ｃ、入り込み部３４ｄを有する。図５、図６中、一点鎖線は、高温回路部品１２の集合の外周を直線的につなぐ仮想外周線１６である。前記入り込み部３４ｄの有無や深さ、形状は、仕切り部材３１の材質に基づく加工性、必要性なども加味して適宜設定される。たとえば図５（ａ）、図５（ｃ）では高温回路部品１２間に対応する部位に入り込み部３４ｄを形成しているが、図５（ｂ）では、ヒートシンク１２ａ間に対応する部位に入り込み部３４ｄを形成していない。また、ヒートシンク１２ａの溝に対応する部位にも入り込み部３４ｄを形成していない。これは、空気の流通を考慮したためである。
【００３６】
また、周壁３２や天板３３の各部やそれらの間の角隅部分には、閉じ込め空間４１内に空気の滞留が極力起こらないようにするため、角アールが形成される。この角アールの形成により、強度の向上も図れる。
【００３７】
このような仕切り部材３１の固定によって形成される前記閉じ込め空間４１は、高温回路部品１２の表面立体形状に近似した薄型であり、仕切り部材３１の内面は前記高温回路部品群１４に近接する。また、閉じ込め空間４１は、孤立する部分がなく一体である。
【００３８】
前記出口３５は、図５（ｂ）に示したように天板３３における一方側の端部に形成され、この出口３５には、上に向けて延びる排気管部３５ａが一体に設けられている。この排気管部３５ａは、前記蓋体２３の開口部２５に接続される長さである。すなわち、出口３５は直接外部に連通されている。
【００３９】
前記入口３６は、図５（ｂ）に示したように天板３３における前記出口３５と反対側の隅部に形成されている。入口３６は、斜め下に向けて形成され、小型ファン３７が備えられる。この小型ファン３７は、閉じ込め空間４１内に空気を送り込むものである。閉じ込め空間４１は前記のように小容積で狭い。このため、広い空間に空気を吐出する場合に用いるファンよりも小型のものを使用できる。小型ファン３７の配置や個数は適宜設定される。
【００４０】
出口３５および入口３６の向きや位置、数は適宜設定される。小型ファン３７を省略してもよい。
【００４１】
なお、図示例の仕切り部材３１は、すべての部位を同一厚に形成した構造であるので内面と外面は同一形状であるが、たとえば合成樹脂の成形品で構成する場合などのように内面と外面の形状が同一でなくともよい場合には、内面が前記の形状になるように形成する。
【００４２】
高温回路部品１２と仕切り部材３１の関係について、好ましい例を図７の模式図を用いて具体的に説明する。図７中、１２は高温回路部品としてのＣＰＵで、１２ａはヒートシンクであるが、その他の高温回路部品１２の場合でも同様である。
【００４３】
図７（ａ）に示したように、仕切り部材３１は全体としてカップを逆さにしたような形状に形成され、天板３３は平坦に形成される。そして、この天板３３に前記出口３５が形成され、出口３５には、上方に延びる排気管部３５ａが設けられている。
【００４４】
一方、仕切り部材３１の周壁の下方には入口３６が形成される。この入３６の位置は、発熱源であるＣＰＵ（高温回路部品１２）の上面高さよりも若干上に設定される。外気の取り込みが円滑になるからである。
【００４５】
そして、入口３６を形成した仕切り部材３１の周壁３２は、上側ほど内側に傾くように形成される。つまり、周壁３２とヒートシンク１２ａの間における下端の隙間Ａと上端の隙間Ｂを対比すると、下端の隙間Ａの方が上端の隙間Ｂよりも大きくなるように形成される。
【００４６】
また、仕切り部材３２の天板３３とヒートシンク１２ａの上端との距離Ｈを前記上端の隙間Ｂよりも大きくする。
【００４７】
仕切り部材３１と高温回路部品１２がこのような位置関係であると、閉じ込め空間４１の空気の熱容量が小さくなることによって熱交換速度が速くなり、対流による空気流の速度を増加させる。また、前記距離Ｈに基づく煙突効果による負圧も利用して、高温となった空気を速やかに排出できる。なお、前記出口３５は広く、排気管部３５ａは長いほうが、煙突効果はより一層高まる。
【００４８】
また、閉じ込め空間４１内の空気の排出を促すには、図７（ｂ）に示したように、出口３５の上に排気路３８を形成し、この排気路３８に送気のためのファン３９を設け、このファン３９側の直径Ｅよりも狭い狭隘幅Ｆの狭隘部３８ａを形成して、ベンチュリー効果によって、負圧状態を創出することもできる。
【００４９】
仕切り部材３１の材質については、前記のように適宜選択されるが、例えば車載用の電気接続箱に収納されるＥＣＵなどのような場合には、大きさが小さいので、加工性の点から、図８に示したような金属板５１（箔を含む。）を使用するのが好ましい。この金属板５１は、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有している。波状加工部を全部に有するもののほか、一部に有するものであってもよい。
【００５０】
縦横に波状加工部を有する金属板５１は、変形性および形状保持性が優れるという利点を有する。図８中、矢印Ｘは縦方向、矢印Ｙは横方向を示す。
【００５１】
すなわち、金属板５１は例えばアルミニウム製の薄板からなり、図９（ａ）の断面図（図８におけるＡ−Ａ切断部端面図）に示したように、横方向から見て山形に隆起する隆起部５２を一定間隔おきに有する波状であり、前記隆起部５２において、幅狭の第１凸部５３と、それよりも幅狭の第１凹部５４を横方向に繰り返し有する（図９（ｂ）（図８におけるＢ−Ｂ切断部端面図）参照）一方、前記隆起部５２間の低い部位において、幅広の第２凸部５５と、それより幅狭の第２凹部５６を横方向に繰り返す（図９（ｃ）（図８におけるＣ−Ｃ切断部端面図）参照）形状である。
【００５２】
前記第１凸部５３は、頂面５３ａが下へ若干湾曲し両側５３ｂが逆ハの字になる形状で、第１凹部５４は、平坦な底部５４ａを有する。これとは逆に、前記第２凸部５５は、頂面５５ａが平坦で、第２凹部５６は、底面５６ａが上へ若干湾曲し両側５６ｂがハの字になる形状である。これら隆起部５２、第１凸部５３、第１凹部５４、第２凸部５５及び第２凹部５６が前記波状加工部を構成する。
【００５３】
このような構造をなすので金属板５１は加工性がよく、特にＬＤＲ（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｄｒａｗｉｎｇ Ｒａｔｉｏ）あるいは限界絞り比が高く、絞り性が良好であって、複雑で微細な加工でも可能となる。
【００５４】
また、前記のように波状加工部を有するので、吸音・消音機能を発揮でき、高温電子部品から発せられる音を低減できる。金属板５１は、複数枚の板材が積層された積層構造であってもよい。この場合には制振効果が高まり、吸音・消音効果の向上も図れる。
【００５５】
このほか、例えば電磁波シールド性を良好なものとして、ノイズ障害を防止できるようにするためには、金属板５１の素材として電磁波吸収性を有するとして知られているＦｅ−Ａｌ合金を用いるとよい。前記のような波状加工部を有するＦｅ−Ａｌ合金製の仕切り部材３１は、Ｆｅ−Ａｌ合金の作用に加えて、波状加工部による電磁波の乱反射によっても電磁波を減衰させ、電磁波シールド性能を得る。
【００５６】
なお、金属で形成した金属板５１は、板厚が薄く、熱伝導率が高いほうがよい。また、可能であれば仕切り部材３１の内面はたとえば鏡面加工などで熱反射率を高くしたり、黒色化して熱吸収率を高くしたりするとよい。仕切り部材３１の熱容量を低減して、高温回路部品１２側の温度を上昇させて空気の対流を活発化させ、前記の排気効率を高められるからである。前記内面の性状については、閉じ込め空間４１での空気の対流を考慮して設定される。
【００５７】
以上のように構成された仕切り部材３１の回路基板１１に対する固定は、図示しないビスやリベット等による固定のほか、仕切り部材３１の下端に形成された図示しない爪の折り返し等の適宜の方法によって行われる。この他、例えば図１０に示したように、前記蓋体２３に対して固定される固定片３１ａを備えて、蓋体２３を閉じたときに回路基板１１上の高温回路部品群１４を被覆するようにしてもよい。
【００５８】
このような回路基板１１の放熱構造では、仕切り部材３１内において小型ファン３７により吐出された空気が仕切り部材３１内の閉じ込め空間４１内の空気を押し出し、この空気を、出口３５を通して蓋体２３の開口部２５から排出する。このため仕切り部材３１で覆われた部分の熱が仕切り部材３１の外側に拡散するのを防止して遮熱を図ることができる。この状態で、仕切り部材３１で覆われていない回路部品１３と仕切り部材３１とが、通気口２４から筐体２１内に出入りする空気流で空冷されるので、空冷すべき対象の温度が低くて済み、空冷の効果を向上させることができる。
【００５９】
そして、仕切り部材３１は、図示例のように高温回路部品群１４の外側をそれらの形に則して密に覆うので、前記閉じ込め空間４１は小容積となる。このため、仕切り部材３１によって小容積の閉じ込め空間４１を介して覆われる高温電子部品群１４が熱を発すると、この熱を受けた空気は、閉じ込め空間４１内に閉じ込められたような状態になって、出口に向けて移動しようとする。この移動を前記小型ファン３７が促して、熱せられた空気は次々に排出される。その一方で、小型ファン３７によって入口３６からは空気が流入する。つまり、閉じ込め空間４１内の空気は、高温回路部品１２が発する熱で加熱されるやいなや拡散されることなく速やかに外部に排出される。
【００６０】
この結果、換気が良好になされ、回路基板１１上で熱がこもるようなことはなく、回路部品１２，１３が高温になることを抑制した定温の状態が得られる。閉じ込め空間４１内の空気は出口から外部に排出される。
【００６１】
また、閉じ込め空間４１が狭いことから小型ファン３７は小さいものでよく、そのうえ仕切り部材３１も小さくて済むので、小さくコンパクトな放熱構造が得られる。
【００６２】
さらに、ヒートインシュレータのように遮熱を行って熱い空気を拡散させないので、その他の部位の冷却構造は簡素なものでよい。このため、回路部品には耐熱温度の低い廉価な部品を使用することができ、コストの低減を図れる。
加えて、前記のように小さな小型ファン３７を用いることができるので、省エネを図ることもできる。小型ファン３７を複数備えた場合には、例えば発熱温度の高い部位を優先的に排気するなど、小型ファンを選択的にＯＮ・ＯＦＦ制御して効率の良い排気を行うようにすると、省エネを図ることができる。
【００６３】
以下、その他の形態について説明する。この説明において、先の構成と同一または同等の部位については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図１１は、放熱構造を有する筐体２１の縦断面を示す。この図に示す仕切り部材３１は、前記のように高温回路部品１２を覆うというよりは、高温回路部品１２を仕切るという表現が相応しい形状に形成され、高温回路部品１２を包囲する。すなわち、蓋体２３の下面に固定される固定片３１ａが、高温回路部品１２の集合の外周縁に対応する位置の上方に形成され、この固定片３１ａから周壁部３２が垂設される。そして、この周壁部３２には高温電子部品１２の表面立体形状に従って出入りする凹凸形状部３４が適宜設けられる。必要に応じて天板を設けてもよい。
【００６４】
図１２は、放熱構造の斜視図であり、複数の高温回路部品１２の集合を１個の仕切り部材３１で区切る構造である。すなわち、高温回路部品１２の集合に対応する複数の本体部３１ｂを有し、これら本体部３１ｂの間は断面逆Ｕ字状をなす通路３１ｃで連結されている。
【００６５】
図１３も複数の高温回路部品１２の集合を有する場合の放熱構造の斜視図であり、この例では、高温回路部品１２ごとに設けられた仕切り部材３１がダクト３１ｄで連結された構造である。
【００６６】
前記のような仕切り部材３１で高温回路部品を包囲して高温回路部品から発せられる熱を閉じ込めることの効果を検証すべく、図１４に示したような形態の仕切り材を用いたコンピュータ解析を行って、温度変化の様子を確認した。
【００６７】
仕切り部材はアルミ合金とし、図１６に示したような形態のヒートシンクに密に被せるものとした。内部の閉じ込め空間からの出口は、上面の一端側に形成し、閉じ込め空間への空気の入口は、下部に形成した。
【００６８】
また、高温回路部品は６０℃になるＣＰＵと、このＣＰＵの上に固定されたヒートシンクを想定し、図中の一点（Ｘ＝０，Ｙ＝０，Ｚ＝０）の温度変化を確認した。
【００６９】
図１５は閉じ込め空間内の状態を示す解析の結果で、図１６は外部の状態を示す解析結果である。前記の一点の温度変化は、図１７に示したとおりである。図１７中、横軸は時間（単位：秒）で、縦軸が温度（単位：℃）である。この図１７にみられるように、発熱当初は温度が上昇するものの、その後対流が起こり、温度が徐々に下がり、温度上昇が防げることがわかる。このことから、熱を閉じ込めて速やかに排出させるようにする放熱構造には、一定の効果があるといえる。
【００７０】
この発明の回路部品は、前記一形態の回路部品１２，１３、ヒートシンク１２ａに対応し、
同様に、
波状加工部は、前記隆起部５２、第１凸部５３、第１凹部５４、第２凸部５５、第２凹部５６に対応するも、
この発明は前記の構成のみに限定されるものではなく、その他の形態を採用することができる。
【００７１】
たとえば、回路基板が極めて薄い形態のものである場合には、仕切り部材は回路部品を筐体内で仕切るだけで包囲する構造のものとするとよい。
【００７２】
また、放熱のための環境によっては、仕切り部材で包囲するのは高温回路部品でなくともよい。
【符号の説明】
【００７３】
１１…回路基板
１２，１３…回路部品
１２ａ…ヒートシンク
２１…筐体
３１…仕切り部材
３４…凹凸形状部
３５…出口
３６…入口
４１…閉じ込め空間
５２…隆起部
５３…第１凸部
５４…第１凹部
５５…第２凸部
５６…第２凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を包囲して他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、
該仕切り部材には、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項２】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、
該仕切り部材には、回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部と、
前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項３】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品が、周囲の他の回路部品から仕切り部材で区切られ、
該仕切り部材と回路部品との間には、回路部品の周囲の雰囲気を閉じ込めるべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする形状の閉じ込め空間が形成され、
該閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項４】
前記仕切り部材が、複数の回路部品を区切るものであるとともに、これら回路部品の周囲に一体の前記閉じ込め空間が形成された
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項５】
前記仕切り部材が、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有する金属板で形成された
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項６】
前記仕切り部材が、Ｆｅ−Ａｌ合金で形成された
請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項７】
前記回路基板が、筐体内に収容されるとともに、
該筐体に前記出口が接続された
請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項８】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するために前記回路部品のうちの一部の回路部品を覆う、回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材であって、
前記回路部品との間に閉じ込め空間を形成すべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部が形成されるとともに、
前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材。
【請求項１】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を包囲して他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、
該仕切り部材には、前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項２】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品を他の回路部品から区切るとともに、回路部品との間に閉じ込め空間を形成する仕切り部材が設けられ、
該仕切り部材には、回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部と、
前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項３】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するための回路基板の放熱構造であって、
前記回路基板に搭載された回路部品のうちの一部の回路部品が、周囲の他の回路部品から仕切り部材で区切られ、
該仕切り部材と回路部品との間には、回路部品の周囲の雰囲気を閉じ込めるべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする形状の閉じ込め空間が形成され、
該閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造。
【請求項４】
前記仕切り部材が、複数の回路部品を区切るものであるとともに、これら回路部品の周囲に一体の前記閉じ込め空間が形成された
請求項１から請求項３のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項５】
前記仕切り部材が、断面形状を波状にする波状加工部を縦横に有する金属板で形成された
請求項１から請求項４のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項６】
前記仕切り部材が、Ｆｅ−Ａｌ合金で形成された
請求項１から請求項５のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項７】
前記回路基板が、筐体内に収容されるとともに、
該筐体に前記出口が接続された
請求項１から請求項６のうちのいずれか一項に記載の回路基板の放熱構造。
【請求項８】
回路基板上の回路部品から生じる熱を外部に放出するために前記回路部品のうちの一部の回路部品を覆う、回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材であって、
前記回路部品との間に閉じ込め空間を形成すべく回路部品の表面立体形状に従って内外に出入りする凹凸形状部が形成されるとともに、
前記閉じ込め空間の空気を流出させる出口と、
前記閉じ込め空間に空気を流入させる入口が形成された
回路基板の放熱構造に用いられる仕切り部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−１８１７９８（Ｐ２０１１−１８１７９８Ａ）
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４６２７９（Ｐ２０１０−４６２７９）
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（３９１０６１８３１）三和パッキング工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３日（２０１０．３．３）
【出願人】（３９１０６１８３１）三和パッキング工業株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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