電子機器の冷却構造
【課題】優れた冷却効果を有する電子機器の冷却構造を提供する。
【解決手段】電子機器の冷却構造は、吸気口１ｃおよび排気口が設けられた筐体と、筐体内に配置された、一方面に発熱部品３が実装された回路基板とを備えている。回路基板における一方面と筐体における回路基板の一方面に対向する対向壁１２との間には、発熱部品３と対向壁１２の双方に接触するように放熱部材が配置されている。放熱部材は、対向壁１２上に所定方向に配列され、所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン４５および発熱部品３で発生する熱をフィン４５に伝えるプレート４１を含む。フィン４５間には、吸気口１ｃから排気口に至る空気の流れがファンによって生じさせられる。吸気口１ｃは、適切な位置に線上に設けられている。
【解決手段】電子機器の冷却構造は、吸気口１ｃおよび排気口が設けられた筐体と、筐体内に配置された、一方面に発熱部品３が実装された回路基板とを備えている。回路基板における一方面と筐体における回路基板の一方面に対向する対向壁１２との間には、発熱部品３と対向壁１２の双方に接触するように放熱部材が配置されている。放熱部材は、対向壁１２上に所定方向に配列され、所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン４５および発熱部品３で発生する熱をフィン４５に伝えるプレート４１を含む。フィン４５間には、吸気口１ｃから排気口に至る空気の流れがファンによって生じさせられる。吸気口１ｃは、適切な位置に線上に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子機器に搭載される回路基板には、いわゆるＬＳＩと呼ばれる大規模集積回路およびマイクロプロセッサなどの発熱部品が実装されている。近年、電子機器の動作周波数の高周波化などに伴って、発熱部品での発熱量は増加傾向にある。また、電子機器の小型化に伴って、発熱部品の冷却が難しくなっている。したがって、発熱部品を効率的に冷却することができる手段が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図９に示すような電子機器の冷却構造が開示されている。図９に示す冷却構造は、吸気口１０８が形成された底壁１０４ｂを有する筐体１０４を備える。筐体１０４内には、回路基板１１６と、回路基板１１６に実装され吸気口１０８と対向する発熱部品１１７と、筐体１０４内の空気を吸い込んで筐体１０４の外に吐き出すファン１３０とが収容されている。回路基板１１６と底壁１０４ｂの間には弾性変形が可能なシール材１３６が介在されている。シール材１３６は、発熱部品１１７を取り囲むとともに、筐体１０４の内部に回路基板１１６および底壁１０４ｂと協働して発熱部品１１７からファン１３０に至る導風路１３８を形成している。さらに、筐体１０４内には、裏面が発熱部品１１７に熱的に接続され表面が導風路１３８に面する熱拡散板１２３が設置されている。吸気口１０８から導風路１３８に吸い込まれた空気は、熱拡散板１２３に直接吹き付けられ、熱拡散板１２３が満遍なく冷やされる。これにより、発熱部品１１７を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発熱部品における発熱量の増加に伴って、要求される冷却性能が高くなると、特許文献１の図９に示した電子機器の冷却構造では冷却性能が不十分となるおそれがある。また、特許文献１の電子機器のように、導風路１３８を通過する空気との熱交換によって発熱部品を冷却する態様の冷却構造を有する電子機器を小型化すると、導風路１３８も小型化されるため、空気と熱拡散板１２３との熱交換量が少なくなる。すなわち、冷却性能が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発熱量の大きな電子機器に対しても十分な冷却性能を確保できるとともに、小型化された電子機器に対しても良好な冷却性能を確保できる電子機器の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造であって、吸気口および排気口が設けられた筐体と、前記筐体内に配置された、一方面に前記発熱部品が実装された回路基板と、前記回路基板における一方面と前記筐体における前記一方面に対向する対向壁との間に、前記発熱部品と前記対向壁の双方に接触するように配置された放熱部材であって、前記対向壁上に所定方向に配列され、前記所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン、および前記発熱部品で発生する熱を前記フィンに伝えるプレートを含む放熱部材と、前記吸気口から前記フィン間を通じて前記排気口に至る空気の流れを生じさせるファンと、を備え、前記吸気口が前記所定方向に延びる線上に前記対向壁に設けられており、前記吸気口の前記通風方向の位置が、前記開口のうちの空気の流出量が多いほうの開口である第１開口を基準として前記第１開口から前記開口の他方である第２開口に向かって前記放熱部材の前記通風方向の長さの０．３倍以上１．３倍以下の位置である、電子機器の冷却構造、を提供する。
【０００８】
ここで、「発熱部品」とは、発熱量が比較的大きな電子部品（例えば、発熱量が４Ｗ以上の電子部品）をいい、その具体例としては、半導体チップが封止樹脂で覆われた半導体パッケージなどが挙げられる。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成によれば、発熱部品で発生する熱を吸気口から排気口に流れる空気に対して放熱部材のフィンから効率的に放熱することができる。さらに、上記の構成によれば、放熱部材が発熱部品で発生する熱を筐体に伝える熱伝導経路として機能するため、熱伝導を利用して筐体からも外部の空気に放熱することができる。特に、本構成における吸気口は上記のような適切な形状でありかつ適切な位置に設けられているため、吸気口から取り込んだ新鮮な空気によってフィンを空冷できるとともに、熱伝導による筐体からの放熱性も十分に維持できる。これにより、空冷と筐体からの放熱の双方の効果を効果的に利用することができるため、優れた冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す平面図
【図３】図２に示す経路ａに沿った模式的な断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造の斜視図および放熱部材の要部拡大斜視図
【図５】本発明の実施の形態２に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図６】本発明の実施の形態３に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図７】本発明の実施の形態４に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図８】本発明の実施の形態５に係る電子機器の冷却構造の断面図
【図９】従来の他の電子機器の冷却構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１および図２に、本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、ストレージデバイス６およびドライブメカニズム７を備えるブルーレイプレイヤーに本発明を適用した形態を説明するが、本発明は、例えばＤＶＤプレイヤーあるいはＣＤプレイヤーなどの他の電子機器にも適用可能である。
【００１３】
具体的に、本実施の形態の冷却構造は、ストレージデバイス６およびドライブメカニズム７を収容する、上下方向に扁平な箱状の筐体１を備えている。筐体１は、上下方向に延びる矩形筒状の周壁１３と、この周壁１３で囲まれる空間を上下から塞ぐ天井壁１１および底壁（本発明の対向壁に相当）１２とを有している。なお、図１では、電子機器の内部構成を明らかにするために筐体１を二点鎖線で描いている。
【００１４】
周壁１３は、平面視で長方形枠状をなしており、筐体１の前面および背面を構成する一対の長辺部１３ａ，１３ｂと、筐体１の右側面および左側面を構成する一対の短辺部１３ｃとを有している。また、天井壁１１は筐体１の上面を構成し、底壁１２は筐体１の下面を構成している。
【００１５】
ドライブメカニズム７は、筐体１内の左側位置に配置されており、ドライブメカニズム７には、筐体１の前面からブルーレイディスクを挿入可能となっている。また、ストレージデバイス６は、筐体１内の右側位置に、底壁１２から離間して配置されている（図３参照）。
【００１６】
さらに、筐体１内には、ドライブメカニズム７とストレージデバイス６の間に、底壁１２との間に所定の隙間（例えば、４〜８ｍｍ程度）が形成されるように、回路基板２が略水平に配置されている。回路基板２は、ストレージデバイス６よりも下方に位置しており、一部がストレージデバイス６と重なっている。そして、回路基板２の底壁１２と対向する下面には、発熱部品３が実装されている。
【００１７】
筐体１の右側面を構成する周壁１３の短辺部１３ｃには、ストレージデバイス６の右方の位置に、筐体１内に外気を取り込んで筐体１内の機器全体を空冷するための吸気口（本発明の第２の吸気口に相当）１ａが設けられている。また、筐体１の背面を構成する周壁１３の長辺部１３ｂには、ストレージデバイス６の後方の位置に、筐体１内の空気を外部に排出するための排気口１ｂが設けられている。吸気口１ａおよび排気口１ｂは、実際は複数の通気孔からなるが、図面では簡略化のために１つの四角で表している。
【００１８】
さらに、筐体１の下面を構成する底壁１２には、筐体１内に外気を取り込んで特に放熱部品３を空冷するための局所吸気口１ｃが設けられている。本実施の形態における局所吸気口１ｃは、長方形の複数のスリットを線上に並べて構成されている（図４（ａ）参照）。なお、後述するように、局所吸気口１ｃは、フィン４５間に空気を導く吸気口として機能する。
【００１９】
また、周壁１３の長辺部１３ｂの内側面には、排気口１ｂと重なるようにファン５が取り付けられている。そして、ファン５が稼働すると、吸気口１ａおよび局所吸気口１ｃから吸気され、排気口１ｂから排気される空気の流れが生じる。
【００２０】
回路基板２の下面と筐体１の底壁１２の間には、回路基板２の下面に実装された発熱部品３と底壁１２の双方に接触するように放熱部材４が配置されている。放熱部材４は、平面視で長方形状をなしており、長手方向と直交する短手方向に空気が吹き抜け可能な構造を有している。
【００２１】
具体的に、放熱部材４は、図４（ａ）に示すように、底壁１２上に所定方向に配列されたフィン４５と、フィン４５を底壁１２と協働して挟持するプレート４１とを有している。そして、フィン４５が配列された方向（図４（ａ）のｘ方向）が放熱部材４の長手方向であり、水平面上でフィン４５が配列された方向と直交する通風方向（図４（ａ）のｙ方向）が放熱部材４の短手方向である。すなわち、プレート４１は、フィン４５が配列された方向に延びる長方形板状をなしている。また、フィン４５は、通風方向の両側に開口する第１開口４５ａおよび第２開口４５ｂを形成する。
【００２２】
放熱部材４の長さは、発熱部品３の幅よりも十分に大きく設定されており、放熱部材４は、フィン４５が配列された方向において発熱部品３の両側に張り出している（図２参照）。
【００２３】
本実施の形態では、フィン４５は、図４（ｂ）に示すように、隣り合うフィン４５の上端部同士および下端部同士が交互に接続されていて、山部４６Ａおよび谷部４６Ｂを交互に繰り返す波型のコルゲートフィン４６を構成している。なお、コルゲートフィン４６の山部４６Ａおよび谷部４６Ｂは尖っていてもよい。
【００２４】
コルゲートフィン４６は、山部４６Ａおよび谷部４６Ｂにおいてプレート４１および筐体１とメッキ加工により接合されている。ただし、それらは、ブレージング、電着塗装、熱伝導性の高い接着剤や機械的カシメなどで接合されていてもよい。また、谷部４６Ｂと筐体１とがプレート４１と同様のプレートを介して接続されていてもよい。
【００２５】
コルゲートフィン４６を構成する材料には、例えば厚さ０．０８〜０．２ｍｍのアルミニウム製の平板を好適に用いることができるが、熱伝導率の高い金属材料であれば、如何なるものでも採用可能である。また、コルゲートフィン４６には、放射による伝熱を促進させるために、たとえば黒色アルマイト処理などの表面に放射率が高くなるような塗装を行うことが好ましい。
【００２６】
プレート４１は、中央において発熱部品３と面接触している。発熱部品３とプレート４１との間には、接触熱抵抗を減少させる観点から、熱伝導性の高いグリースなどを塗布することが好ましい。
【００２７】
次に、局所吸気口１ｃ、フィン４５および排気口１ｂの位置関係と、ファン５が形成す筐体１内における空気の流れについて説明する。
【００２８】
本実施の形態では、底壁１２における、フィン４５が配列された方向（図４（ａ）のｘ方向）に延びる線上に局所吸気口１ｃが設けられている。また、局所吸気口１ｃは、局所吸気口１ｃから吸気され、第２開口４５ｂから第１開口４５ａに向かって流れ、その後、排気口１ｂから排気される空気の流れをファン５が形成できるような位置に設けられている（すなわち、第１開口４５ａが、空気の流出量の多いほうの開口である）。なお、第１開口４５ａは局所吸気口１ｃから遠いほうの開口であり、第２開口４５ｂは局所吸気口１ｃから近いほうの開口である。特に、本実施の形態においては、局所吸気口１ｃの通風方向（図４（ａ）のｙ方向）の位置を、第１開口４５ａを基準として、第１開口４５ａから第２開口４５ｂに向かって（つまり、−ｙ方向に）フィン４５の通風方向の長さの１．０倍以上１．３倍以下の位置にしている。
【００２９】
次に、本実施の形態における電子機器が冷却される仕組みについて述べる。本実施の形態の冷却構造によれば、発熱部品３で発熱する熱を、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気に対してフィン４５が効率的に放熱することができる。
【００３０】
また、本実施の形態の冷却構造によれば、放熱部材４は、発熱部品３で発生する熱を筐体１に伝える熱伝導経路として機能する。したがって、本構成によると、発熱部品３で発生する熱を放熱部材４を介して底壁１２に伝え、底壁１２から外部の空気に放熱させることができる。
【００３１】
特に、本実施の形態の冷却構造によれば、局所吸気口１ｃが上記のような適切な位置に設けられているため、局所吸気口１ｃから取り込んだ新鮮な空気によってフィン４５を空冷できるとともに、熱伝導による筐体１からの放熱性も維持することができる。
【００３２】
また、放熱部材４は、フィン４５が配列された方向において発熱部品３の両側に張り出しているので、発熱部品３で発生する熱を広く拡散させながら底壁１２に導くことができる。このため、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気の対流による放熱および発熱部品３から筐体１への熱伝導後の筐体１の下面からの輻射による放熱をいっそう効率的にすることができる。
【００３３】
また、別の観点からは、本実施の形態に係る冷却構造では、発熱部品３で発生する熱が熱伝導によって最も伝わる底壁１２の放熱部材４との接触面が、局所吸気口１ｃから吸気された直後の新鮮な空気により冷却される。すなわち、本実施の形態によれば、筐体１における熱の集中を抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、フィン４５間に効率的に空気を吸気するために、局所吸気口１ｃが設けられた領域のｘ方向の長さを放熱部材４のｘ方向の長さと同じ長さにしている。ただし、冷却効果の観点からは、局所吸気口１ｃが設けられた領域のｘ方向の長さは放熱部材４のｘ方向の長さよりも大きくしても問題ない。筐体１の強度などに基づいて適宜決定すればよい。局所吸気口１ｃのｙ方向の長さもｘ方向の長さと同様、筐体１の強度などに基づいて適宜決定すればよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、局所吸気口１ｃのｘ方向の位置は、局所吸気口１ｃの中央のｘ座標と放熱部材４の中央のｘ座標とが等しくなるようにしているが、局所吸気口１ｃのｘ方向の位置はこれに限定されない。局所吸気口１ｃから吸気される空気がフィン４５間に流入しやすいように適宜決定すればよい。
【００３６】
また、本実施の形態では加工の容易さの観点から、局所吸気口１ｃは、ｙ方向に延びる長方形の複数のスリットを線上に並べて構成されている。ただし、局所吸気口１ｃは、ｘ方向に延びる連続する１つの細長い長方形のスリットによって構成されてもよい。ただし、本実施の形態によれば、筐体１の底壁１２における、局所吸気口１ｃから見て放熱部材４側の部分とその反対側の部分とを熱的に分断しない。したがって、熱の拡散の観点からは、局所吸気口１ｃは本実施の形態の形状とすることが好ましい。
【００３７】
また、吸気口１ａの開口面積は局所吸気口１ｃの開口面積よりも大きいことが好ましい。これにより、筐体１内の発熱部品３以外の熱源（電源回路など）から発生する熱を、吸気口１ａから吸気される空気に効率的に伝達することができ、電子機器全体を効率的に冷却することができる。
【００３８】
ここで、本実施の形態の効果を確認するために行ったシミュレーション結果について具体的に説明する。たとえば、放熱部材４の通風方向（ｙ方向）の長さが３０ｍｍ、発熱部品３での発熱量が１５Ｗの条件において、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから−ｙ方向に１１ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６７度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１１１度であった。また、同じ条件下で局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口に接する位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６９度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１１１度であった。このように、多数のフィン４５を有する放熱部材４を用い、さらに、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂと同じ位置または第２開口４５ｂよりも上流側の所定の位置とする場合は、筐体１の底壁１２の表面温度を所定温度（たとえば７０℃）以下かつ発熱部品３の温度を所定温度（たとえば１２０℃）以下に保つことができる。
【００３９】
（実施の形態２）
図５に、本発明の実施の形態２に係る電子機器の冷却構造を示す。なお、実施の形態２においては、実施の形態１と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。以下の実施の形態でも同様である。
【００４０】
本実施の形態では、放熱部材４が、プレート４１の第２開口４５ｂ側の端部に接続された覆い部４２を有している。覆い部４２は、局所吸気口１ｃを覆うように筐体１の底壁１２まで延び、導風路を形成している。
【００４１】
筐体１の底壁１２に設けた局所吸気口１ｃを覆うように覆い部４２が設けられているため、局所吸気口１ｃから導入された空気は確実にフィン４５間に流入する。このため、実施の形態１の冷却構造に比べて、本実施の形態の冷却構造は、フィン４５間における対流がより効果的になる。すなわち、発熱部品３で発熱する熱を、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気に対してフィン４５がより効率的に放熱することができる。また、覆い部４２が設けられているため、局所吸気口１ｃから筐体１の内部への異物混入の危険性を抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、覆い部４２は一枚の金属板が折り曲げられることにより、プレート４１と一体形成されているが、プレートと別部材で構成されていてもよい。また、覆い部４２は量産を考慮したその他形状でもよい。
【００４３】
（実施の形態３）
図６に、本発明の実施の形態３に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、プレート４１に接続された覆い部４２が、局所吸気口１ｃを覆うように筐体１の底壁１２まで延び、さらに覆い部４２に接続された接触部４３が筐体１の底壁１２と面接触することで、熱的に接続されている。
【００４４】
本実施の形態のように、接触部４３と筐体１の底壁１２とを熱的に接合させることで、発熱部品３において発生する熱が覆い部４２の接触部４３まで、熱伝導により伝わり、さらに筐体１の底壁１２へと伝わる新たな熱伝導経路が形成される。これにより、発熱部品３から筐体１の底壁１２への熱伝導量の絶対量が実施の形態２における同熱伝導量の絶対量よりも大きくなり、筐体１からの放熱量の絶対量が多くなる。すなわち、本実施の形態に係る冷却構造は、実施の形態２に係る冷却構造よりも、優れた冷却性能を有する。また、本実施の形態では上記のような新たな熱伝導経路が存在するため、筐体１の底壁１２における放熱部材４に接している部分とともに、局所吸気口１ｃによってその部分と分断された部分にも熱を伝達させることができる。したがって、本実施の形態の筐体１における熱は、実施の形態２の筐体１における熱よりも均一に分散し易い。換言すると、本実施の形態の筐体１は、実施の形態２の筐体１よりも熱を集中させ難い。これにより、筐体１が局所的に高温になることを抑制することができる。
【００４５】
覆い部４２の接触部４３と筐体１の底壁１２とが面接触している部分には、接触熱抵抗を減少させる観点から、熱伝導性の高いグリースなどを塗布することやゲルシートを介在させることが好ましい。また、覆い部４２の接触部４３は、例えばネジによって底壁１２に固定すればよい。
【００４６】
なお、接触部４３の形状および寸法は、発熱量に応じて、発熱部品３の温度と筐体１の底壁１２の温度が所望の温度以下となるように適宜決定すればよい。
【００４７】
（実施の形態４）
図７に実施の形態４に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、局所吸気口１ｃは、筐体１における底壁（対向壁）１２において放熱部材４の第１開口４５ａと第２開口４５ｂの間に設けられている。
【００４８】
実施の形態４に係る冷却構造においては、局所吸気口１ｃから吸気された空気の全てがフィン４５間に流入する。すなわち、実施の形態１の冷却構造に比べると、本実施の形態の冷却構造は、フィン４５間における対流がより効果的になる。そのため、熱伝導による冷却効果を確保しつつも、空冷による冷却効果をより効果的に利用することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態において局所吸気口１ｃからフィン４５間に流入した空気はフィン４５が形成する両方の開口から流出するが、いずれの開口からの空気の流出量が多いかは、局所吸気口１ｃの位置や筐体１内の素子の配置によって変わる。本実施の形態では、フィン４５間における対流を効果的にするという観点から、局所吸気口１ｃから見て遠い側の開口からの空気の流出量が多くなるように（すなわち、局所吸気口１ｃから見て遠いほうの開口が第１開口４５ａとなるように）冷却構造全体を構成している。なお、局所吸気口１ｃおよび第２開口４５ｂから空気が流入し、第１開口４５ａからのみ空気が流出するように冷却構造を構成してもよい。なお、本実施の形態においては、局所吸気口１ｃの通風方向（図７のｙ方向）の位置を、第１開口４５ａを基準として、第１開口４５ａから第２開口４５ｂに向かって（つまり、−ｙ方向に）フィン４５の通風方向の長さの１．３倍以上１．０倍以下の位置にしている。
【００５０】
ここで、本実施の形態の効果を確認するために行ったシミュレーション結果について具体的に説明する。たとえば、放熱部材４の通風方向（ｙ方向）の長さが３０ｍｍ、発熱部品３での発熱量が１５Ｗの条件において、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから＋ｙ方向に１１ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６１度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１０１度であった。また、同じ条件下で局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから＋ｙ方向に２２ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６２度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１０３度であった。このように、多数のフィン４５を有する放熱部材４を用い、さらに、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第１開口４５ａと第２開口４５ｂの間の位置とする場合は、筐体１の底壁１２の表面温度を所定温度（たとえば６５℃）以下かつ発熱部品３の温度を所定温度（たとえば１２０℃）以下に保つことができる。
【００５１】
（実施の形態５）
図８に、本発明の実施の形態５に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、フィン４５の配列ピッチが、発熱部品３の直下においてその外側の配列ピッチよりも大きく設定されている。換言すれば、フィン４５は、発熱部品３の直下では疎に、その外側では密になっている。
【００５２】
このように、フィン４５を発熱部品３の直下では疎に、その外側では密に形成することにより、発熱部品３の直下におけるフィン４５間の通風抵抗は、その外側におけるフィン４５間の通風抵抗よりも小さくなる。これにより、発熱部品３の直下におけるフィン４５間を通る空気の量は、その外側におけるフィン４５間を通る空気の量よりも多くなる。したがって、最も高温となる発熱部品３の直下を集中的に空冷することができる。
【００５３】
さらに、フィン４５は発熱部品３の直下では疎に、その外側では密に形成されているため、発熱部品３の直下における発熱部品３から筐体１の底壁１２に至る熱伝導経路は、その外側における熱伝導経路よりも狭い。すなわち、本実施の形態においては、前記他の実施の形態に比べると、発熱部品３の直下における発熱部品３から筐体１の底壁１２に至る熱伝導量の、その外側における熱伝導量に対する相対量が小さい。これにより、通常であれば熱が集中しやすい発熱部品３の直下の底壁１２に伝わる熱を小さくすることができる。すなわち、筐体１における熱の集中を抑制することができる。
【００５４】
なお、フィン４５の具体的な疎密の間隔は、発熱部品３の温度と筐体１の底壁１２の温度が所望の温度以下となるように適宜決定すればよい。
【００５５】
（その他の実施の形態）
前記各実施の形態では、筐体１の底壁１２と回路基板２の底壁１２との間に放熱部材４が配置されているが、回路基板２が筐体１の天井壁１１の近くに配置されている場合には、回路基板２の上面に発熱部品３が実装され、回路基板２の上面と筐体１の天井壁１１との間に発熱部品３と天井壁１１の双方に接触するように放熱部材４が配置されていてもよい。
【００５６】
ただし、筐体１の上面は、使用者の手が接触するなどのことを考慮すると、低温であることが望ましい。そのため、前記各実施の形態のように、筐体１の底壁１２と回路基板２の底壁１２との間に放熱部材４を配置して、筐体１の底壁１２に放熱する構成とするのがより好ましい。さらに、一般的に、底壁１２のほうが構成部品を支持するために天井壁１１よりも高剛性とされるため、前記各実施の形態のような構成とされているほうが、筐体１において面方向での熱拡散が良好に行われる点で好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、特に、筐体内にＬＳＩやＣＰＵなどの発熱部品を備える電子機器の冷却構造に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 筐体
１ａ 吸気口
１ｂ 排気口
１ｃ 局所吸気口
２ 回路基板
３ 発熱部品
４ 放熱部材
５ ファン
６ ストレージデバイス
７ ドライブメカニズム
１１ 天井壁
１２ 底壁
１３ 周壁
４１ プレート
４２ 覆い部
４３ 接触部
４５ フィン
４５ａ 第１開口
４５ｂ 第２開口
４６ コルゲートフィン
４６Ａ 山部
４６Ｂ 谷部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子機器に搭載される回路基板には、いわゆるＬＳＩと呼ばれる大規模集積回路およびマイクロプロセッサなどの発熱部品が実装されている。近年、電子機器の動作周波数の高周波化などに伴って、発熱部品での発熱量は増加傾向にある。また、電子機器の小型化に伴って、発熱部品の冷却が難しくなっている。したがって、発熱部品を効率的に冷却することができる手段が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図９に示すような電子機器の冷却構造が開示されている。図９に示す冷却構造は、吸気口１０８が形成された底壁１０４ｂを有する筐体１０４を備える。筐体１０４内には、回路基板１１６と、回路基板１１６に実装され吸気口１０８と対向する発熱部品１１７と、筐体１０４内の空気を吸い込んで筐体１０４の外に吐き出すファン１３０とが収容されている。回路基板１１６と底壁１０４ｂの間には弾性変形が可能なシール材１３６が介在されている。シール材１３６は、発熱部品１１７を取り囲むとともに、筐体１０４の内部に回路基板１１６および底壁１０４ｂと協働して発熱部品１１７からファン１３０に至る導風路１３８を形成している。さらに、筐体１０４内には、裏面が発熱部品１１７に熱的に接続され表面が導風路１３８に面する熱拡散板１２３が設置されている。吸気口１０８から導風路１３８に吸い込まれた空気は、熱拡散板１２３に直接吹き付けられ、熱拡散板１２３が満遍なく冷やされる。これにより、発熱部品１１７を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３０１７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発熱部品における発熱量の増加に伴って、要求される冷却性能が高くなると、特許文献１の図９に示した電子機器の冷却構造では冷却性能が不十分となるおそれがある。また、特許文献１の電子機器のように、導風路１３８を通過する空気との熱交換によって発熱部品を冷却する態様の冷却構造を有する電子機器を小型化すると、導風路１３８も小型化されるため、空気と熱拡散板１２３との熱交換量が少なくなる。すなわち、冷却性能が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発熱量の大きな電子機器に対しても十分な冷却性能を確保できるとともに、小型化された電子機器に対しても良好な冷却性能を確保できる電子機器の冷却構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造であって、吸気口および排気口が設けられた筐体と、前記筐体内に配置された、一方面に前記発熱部品が実装された回路基板と、前記回路基板における一方面と前記筐体における前記一方面に対向する対向壁との間に、前記発熱部品と前記対向壁の双方に接触するように配置された放熱部材であって、前記対向壁上に所定方向に配列され、前記所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン、および前記発熱部品で発生する熱を前記フィンに伝えるプレートを含む放熱部材と、前記吸気口から前記フィン間を通じて前記排気口に至る空気の流れを生じさせるファンと、を備え、前記吸気口が前記所定方向に延びる線上に前記対向壁に設けられており、前記吸気口の前記通風方向の位置が、前記開口のうちの空気の流出量が多いほうの開口である第１開口を基準として前記第１開口から前記開口の他方である第２開口に向かって前記放熱部材の前記通風方向の長さの０．３倍以上１．３倍以下の位置である、電子機器の冷却構造、を提供する。
【０００８】
ここで、「発熱部品」とは、発熱量が比較的大きな電子部品（例えば、発熱量が４Ｗ以上の電子部品）をいい、その具体例としては、半導体チップが封止樹脂で覆われた半導体パッケージなどが挙げられる。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成によれば、発熱部品で発生する熱を吸気口から排気口に流れる空気に対して放熱部材のフィンから効率的に放熱することができる。さらに、上記の構成によれば、放熱部材が発熱部品で発生する熱を筐体に伝える熱伝導経路として機能するため、熱伝導を利用して筐体からも外部の空気に放熱することができる。特に、本構成における吸気口は上記のような適切な形状でありかつ適切な位置に設けられているため、吸気口から取り込んだ新鮮な空気によってフィンを空冷できるとともに、熱伝導による筐体からの放熱性も十分に維持できる。これにより、空冷と筐体からの放熱の双方の効果を効果的に利用することができるため、優れた冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す斜視図
【図２】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す平面図
【図３】図２に示す経路ａに沿った模式的な断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造の斜視図および放熱部材の要部拡大斜視図
【図５】本発明の実施の形態２に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図６】本発明の実施の形態３に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図７】本発明の実施の形態４に係る電子機器の冷却構造の斜視図
【図８】本発明の実施の形態５に係る電子機器の冷却構造の断面図
【図９】従来の他の電子機器の冷却構造を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１および図２に、本発明の実施の形態１に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、ストレージデバイス６およびドライブメカニズム７を備えるブルーレイプレイヤーに本発明を適用した形態を説明するが、本発明は、例えばＤＶＤプレイヤーあるいはＣＤプレイヤーなどの他の電子機器にも適用可能である。
【００１３】
具体的に、本実施の形態の冷却構造は、ストレージデバイス６およびドライブメカニズム７を収容する、上下方向に扁平な箱状の筐体１を備えている。筐体１は、上下方向に延びる矩形筒状の周壁１３と、この周壁１３で囲まれる空間を上下から塞ぐ天井壁１１および底壁（本発明の対向壁に相当）１２とを有している。なお、図１では、電子機器の内部構成を明らかにするために筐体１を二点鎖線で描いている。
【００１４】
周壁１３は、平面視で長方形枠状をなしており、筐体１の前面および背面を構成する一対の長辺部１３ａ，１３ｂと、筐体１の右側面および左側面を構成する一対の短辺部１３ｃとを有している。また、天井壁１１は筐体１の上面を構成し、底壁１２は筐体１の下面を構成している。
【００１５】
ドライブメカニズム７は、筐体１内の左側位置に配置されており、ドライブメカニズム７には、筐体１の前面からブルーレイディスクを挿入可能となっている。また、ストレージデバイス６は、筐体１内の右側位置に、底壁１２から離間して配置されている（図３参照）。
【００１６】
さらに、筐体１内には、ドライブメカニズム７とストレージデバイス６の間に、底壁１２との間に所定の隙間（例えば、４〜８ｍｍ程度）が形成されるように、回路基板２が略水平に配置されている。回路基板２は、ストレージデバイス６よりも下方に位置しており、一部がストレージデバイス６と重なっている。そして、回路基板２の底壁１２と対向する下面には、発熱部品３が実装されている。
【００１７】
筐体１の右側面を構成する周壁１３の短辺部１３ｃには、ストレージデバイス６の右方の位置に、筐体１内に外気を取り込んで筐体１内の機器全体を空冷するための吸気口（本発明の第２の吸気口に相当）１ａが設けられている。また、筐体１の背面を構成する周壁１３の長辺部１３ｂには、ストレージデバイス６の後方の位置に、筐体１内の空気を外部に排出するための排気口１ｂが設けられている。吸気口１ａおよび排気口１ｂは、実際は複数の通気孔からなるが、図面では簡略化のために１つの四角で表している。
【００１８】
さらに、筐体１の下面を構成する底壁１２には、筐体１内に外気を取り込んで特に放熱部品３を空冷するための局所吸気口１ｃが設けられている。本実施の形態における局所吸気口１ｃは、長方形の複数のスリットを線上に並べて構成されている（図４（ａ）参照）。なお、後述するように、局所吸気口１ｃは、フィン４５間に空気を導く吸気口として機能する。
【００１９】
また、周壁１３の長辺部１３ｂの内側面には、排気口１ｂと重なるようにファン５が取り付けられている。そして、ファン５が稼働すると、吸気口１ａおよび局所吸気口１ｃから吸気され、排気口１ｂから排気される空気の流れが生じる。
【００２０】
回路基板２の下面と筐体１の底壁１２の間には、回路基板２の下面に実装された発熱部品３と底壁１２の双方に接触するように放熱部材４が配置されている。放熱部材４は、平面視で長方形状をなしており、長手方向と直交する短手方向に空気が吹き抜け可能な構造を有している。
【００２１】
具体的に、放熱部材４は、図４（ａ）に示すように、底壁１２上に所定方向に配列されたフィン４５と、フィン４５を底壁１２と協働して挟持するプレート４１とを有している。そして、フィン４５が配列された方向（図４（ａ）のｘ方向）が放熱部材４の長手方向であり、水平面上でフィン４５が配列された方向と直交する通風方向（図４（ａ）のｙ方向）が放熱部材４の短手方向である。すなわち、プレート４１は、フィン４５が配列された方向に延びる長方形板状をなしている。また、フィン４５は、通風方向の両側に開口する第１開口４５ａおよび第２開口４５ｂを形成する。
【００２２】
放熱部材４の長さは、発熱部品３の幅よりも十分に大きく設定されており、放熱部材４は、フィン４５が配列された方向において発熱部品３の両側に張り出している（図２参照）。
【００２３】
本実施の形態では、フィン４５は、図４（ｂ）に示すように、隣り合うフィン４５の上端部同士および下端部同士が交互に接続されていて、山部４６Ａおよび谷部４６Ｂを交互に繰り返す波型のコルゲートフィン４６を構成している。なお、コルゲートフィン４６の山部４６Ａおよび谷部４６Ｂは尖っていてもよい。
【００２４】
コルゲートフィン４６は、山部４６Ａおよび谷部４６Ｂにおいてプレート４１および筐体１とメッキ加工により接合されている。ただし、それらは、ブレージング、電着塗装、熱伝導性の高い接着剤や機械的カシメなどで接合されていてもよい。また、谷部４６Ｂと筐体１とがプレート４１と同様のプレートを介して接続されていてもよい。
【００２５】
コルゲートフィン４６を構成する材料には、例えば厚さ０．０８〜０．２ｍｍのアルミニウム製の平板を好適に用いることができるが、熱伝導率の高い金属材料であれば、如何なるものでも採用可能である。また、コルゲートフィン４６には、放射による伝熱を促進させるために、たとえば黒色アルマイト処理などの表面に放射率が高くなるような塗装を行うことが好ましい。
【００２６】
プレート４１は、中央において発熱部品３と面接触している。発熱部品３とプレート４１との間には、接触熱抵抗を減少させる観点から、熱伝導性の高いグリースなどを塗布することが好ましい。
【００２７】
次に、局所吸気口１ｃ、フィン４５および排気口１ｂの位置関係と、ファン５が形成す筐体１内における空気の流れについて説明する。
【００２８】
本実施の形態では、底壁１２における、フィン４５が配列された方向（図４（ａ）のｘ方向）に延びる線上に局所吸気口１ｃが設けられている。また、局所吸気口１ｃは、局所吸気口１ｃから吸気され、第２開口４５ｂから第１開口４５ａに向かって流れ、その後、排気口１ｂから排気される空気の流れをファン５が形成できるような位置に設けられている（すなわち、第１開口４５ａが、空気の流出量の多いほうの開口である）。なお、第１開口４５ａは局所吸気口１ｃから遠いほうの開口であり、第２開口４５ｂは局所吸気口１ｃから近いほうの開口である。特に、本実施の形態においては、局所吸気口１ｃの通風方向（図４（ａ）のｙ方向）の位置を、第１開口４５ａを基準として、第１開口４５ａから第２開口４５ｂに向かって（つまり、−ｙ方向に）フィン４５の通風方向の長さの１．０倍以上１．３倍以下の位置にしている。
【００２９】
次に、本実施の形態における電子機器が冷却される仕組みについて述べる。本実施の形態の冷却構造によれば、発熱部品３で発熱する熱を、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気に対してフィン４５が効率的に放熱することができる。
【００３０】
また、本実施の形態の冷却構造によれば、放熱部材４は、発熱部品３で発生する熱を筐体１に伝える熱伝導経路として機能する。したがって、本構成によると、発熱部品３で発生する熱を放熱部材４を介して底壁１２に伝え、底壁１２から外部の空気に放熱させることができる。
【００３１】
特に、本実施の形態の冷却構造によれば、局所吸気口１ｃが上記のような適切な位置に設けられているため、局所吸気口１ｃから取り込んだ新鮮な空気によってフィン４５を空冷できるとともに、熱伝導による筐体１からの放熱性も維持することができる。
【００３２】
また、放熱部材４は、フィン４５が配列された方向において発熱部品３の両側に張り出しているので、発熱部品３で発生する熱を広く拡散させながら底壁１２に導くことができる。このため、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気の対流による放熱および発熱部品３から筐体１への熱伝導後の筐体１の下面からの輻射による放熱をいっそう効率的にすることができる。
【００３３】
また、別の観点からは、本実施の形態に係る冷却構造では、発熱部品３で発生する熱が熱伝導によって最も伝わる底壁１２の放熱部材４との接触面が、局所吸気口１ｃから吸気された直後の新鮮な空気により冷却される。すなわち、本実施の形態によれば、筐体１における熱の集中を抑制することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、フィン４５間に効率的に空気を吸気するために、局所吸気口１ｃが設けられた領域のｘ方向の長さを放熱部材４のｘ方向の長さと同じ長さにしている。ただし、冷却効果の観点からは、局所吸気口１ｃが設けられた領域のｘ方向の長さは放熱部材４のｘ方向の長さよりも大きくしても問題ない。筐体１の強度などに基づいて適宜決定すればよい。局所吸気口１ｃのｙ方向の長さもｘ方向の長さと同様、筐体１の強度などに基づいて適宜決定すればよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、局所吸気口１ｃのｘ方向の位置は、局所吸気口１ｃの中央のｘ座標と放熱部材４の中央のｘ座標とが等しくなるようにしているが、局所吸気口１ｃのｘ方向の位置はこれに限定されない。局所吸気口１ｃから吸気される空気がフィン４５間に流入しやすいように適宜決定すればよい。
【００３６】
また、本実施の形態では加工の容易さの観点から、局所吸気口１ｃは、ｙ方向に延びる長方形の複数のスリットを線上に並べて構成されている。ただし、局所吸気口１ｃは、ｘ方向に延びる連続する１つの細長い長方形のスリットによって構成されてもよい。ただし、本実施の形態によれば、筐体１の底壁１２における、局所吸気口１ｃから見て放熱部材４側の部分とその反対側の部分とを熱的に分断しない。したがって、熱の拡散の観点からは、局所吸気口１ｃは本実施の形態の形状とすることが好ましい。
【００３７】
また、吸気口１ａの開口面積は局所吸気口１ｃの開口面積よりも大きいことが好ましい。これにより、筐体１内の発熱部品３以外の熱源（電源回路など）から発生する熱を、吸気口１ａから吸気される空気に効率的に伝達することができ、電子機器全体を効率的に冷却することができる。
【００３８】
ここで、本実施の形態の効果を確認するために行ったシミュレーション結果について具体的に説明する。たとえば、放熱部材４の通風方向（ｙ方向）の長さが３０ｍｍ、発熱部品３での発熱量が１５Ｗの条件において、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから−ｙ方向に１１ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６７度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１１１度であった。また、同じ条件下で局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口に接する位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６９度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１１１度であった。このように、多数のフィン４５を有する放熱部材４を用い、さらに、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂと同じ位置または第２開口４５ｂよりも上流側の所定の位置とする場合は、筐体１の底壁１２の表面温度を所定温度（たとえば７０℃）以下かつ発熱部品３の温度を所定温度（たとえば１２０℃）以下に保つことができる。
【００３９】
（実施の形態２）
図５に、本発明の実施の形態２に係る電子機器の冷却構造を示す。なお、実施の形態２においては、実施の形態１と同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。以下の実施の形態でも同様である。
【００４０】
本実施の形態では、放熱部材４が、プレート４１の第２開口４５ｂ側の端部に接続された覆い部４２を有している。覆い部４２は、局所吸気口１ｃを覆うように筐体１の底壁１２まで延び、導風路を形成している。
【００４１】
筐体１の底壁１２に設けた局所吸気口１ｃを覆うように覆い部４２が設けられているため、局所吸気口１ｃから導入された空気は確実にフィン４５間に流入する。このため、実施の形態１の冷却構造に比べて、本実施の形態の冷却構造は、フィン４５間における対流がより効果的になる。すなわち、発熱部品３で発熱する熱を、局所吸気口１ｃから排気口１ｂに流れる空気に対してフィン４５がより効率的に放熱することができる。また、覆い部４２が設けられているため、局所吸気口１ｃから筐体１の内部への異物混入の危険性を抑制することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、覆い部４２は一枚の金属板が折り曲げられることにより、プレート４１と一体形成されているが、プレートと別部材で構成されていてもよい。また、覆い部４２は量産を考慮したその他形状でもよい。
【００４３】
（実施の形態３）
図６に、本発明の実施の形態３に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、プレート４１に接続された覆い部４２が、局所吸気口１ｃを覆うように筐体１の底壁１２まで延び、さらに覆い部４２に接続された接触部４３が筐体１の底壁１２と面接触することで、熱的に接続されている。
【００４４】
本実施の形態のように、接触部４３と筐体１の底壁１２とを熱的に接合させることで、発熱部品３において発生する熱が覆い部４２の接触部４３まで、熱伝導により伝わり、さらに筐体１の底壁１２へと伝わる新たな熱伝導経路が形成される。これにより、発熱部品３から筐体１の底壁１２への熱伝導量の絶対量が実施の形態２における同熱伝導量の絶対量よりも大きくなり、筐体１からの放熱量の絶対量が多くなる。すなわち、本実施の形態に係る冷却構造は、実施の形態２に係る冷却構造よりも、優れた冷却性能を有する。また、本実施の形態では上記のような新たな熱伝導経路が存在するため、筐体１の底壁１２における放熱部材４に接している部分とともに、局所吸気口１ｃによってその部分と分断された部分にも熱を伝達させることができる。したがって、本実施の形態の筐体１における熱は、実施の形態２の筐体１における熱よりも均一に分散し易い。換言すると、本実施の形態の筐体１は、実施の形態２の筐体１よりも熱を集中させ難い。これにより、筐体１が局所的に高温になることを抑制することができる。
【００４５】
覆い部４２の接触部４３と筐体１の底壁１２とが面接触している部分には、接触熱抵抗を減少させる観点から、熱伝導性の高いグリースなどを塗布することやゲルシートを介在させることが好ましい。また、覆い部４２の接触部４３は、例えばネジによって底壁１２に固定すればよい。
【００４６】
なお、接触部４３の形状および寸法は、発熱量に応じて、発熱部品３の温度と筐体１の底壁１２の温度が所望の温度以下となるように適宜決定すればよい。
【００４７】
（実施の形態４）
図７に実施の形態４に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、局所吸気口１ｃは、筐体１における底壁（対向壁）１２において放熱部材４の第１開口４５ａと第２開口４５ｂの間に設けられている。
【００４８】
実施の形態４に係る冷却構造においては、局所吸気口１ｃから吸気された空気の全てがフィン４５間に流入する。すなわち、実施の形態１の冷却構造に比べると、本実施の形態の冷却構造は、フィン４５間における対流がより効果的になる。そのため、熱伝導による冷却効果を確保しつつも、空冷による冷却効果をより効果的に利用することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態において局所吸気口１ｃからフィン４５間に流入した空気はフィン４５が形成する両方の開口から流出するが、いずれの開口からの空気の流出量が多いかは、局所吸気口１ｃの位置や筐体１内の素子の配置によって変わる。本実施の形態では、フィン４５間における対流を効果的にするという観点から、局所吸気口１ｃから見て遠い側の開口からの空気の流出量が多くなるように（すなわち、局所吸気口１ｃから見て遠いほうの開口が第１開口４５ａとなるように）冷却構造全体を構成している。なお、局所吸気口１ｃおよび第２開口４５ｂから空気が流入し、第１開口４５ａからのみ空気が流出するように冷却構造を構成してもよい。なお、本実施の形態においては、局所吸気口１ｃの通風方向（図７のｙ方向）の位置を、第１開口４５ａを基準として、第１開口４５ａから第２開口４５ｂに向かって（つまり、−ｙ方向に）フィン４５の通風方向の長さの１．３倍以上１．０倍以下の位置にしている。
【００５０】
ここで、本実施の形態の効果を確認するために行ったシミュレーション結果について具体的に説明する。たとえば、放熱部材４の通風方向（ｙ方向）の長さが３０ｍｍ、発熱部品３での発熱量が１５Ｗの条件において、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから＋ｙ方向に１１ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６１度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１０１度であった。また、同じ条件下で局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第２開口４５ｂから＋ｙ方向に２２ｍｍの位置とした場合は、筐体１の底壁１２の最も高温の部分の温度は６２度であり、発熱部品３の最も高温の部分の温度は１０３度であった。このように、多数のフィン４５を有する放熱部材４を用い、さらに、局所吸気口１ｃのｙ方向の位置を第１開口４５ａと第２開口４５ｂの間の位置とする場合は、筐体１の底壁１２の表面温度を所定温度（たとえば６５℃）以下かつ発熱部品３の温度を所定温度（たとえば１２０℃）以下に保つことができる。
【００５１】
（実施の形態５）
図８に、本発明の実施の形態５に係る電子機器の冷却構造を示す。本実施の形態では、フィン４５の配列ピッチが、発熱部品３の直下においてその外側の配列ピッチよりも大きく設定されている。換言すれば、フィン４５は、発熱部品３の直下では疎に、その外側では密になっている。
【００５２】
このように、フィン４５を発熱部品３の直下では疎に、その外側では密に形成することにより、発熱部品３の直下におけるフィン４５間の通風抵抗は、その外側におけるフィン４５間の通風抵抗よりも小さくなる。これにより、発熱部品３の直下におけるフィン４５間を通る空気の量は、その外側におけるフィン４５間を通る空気の量よりも多くなる。したがって、最も高温となる発熱部品３の直下を集中的に空冷することができる。
【００５３】
さらに、フィン４５は発熱部品３の直下では疎に、その外側では密に形成されているため、発熱部品３の直下における発熱部品３から筐体１の底壁１２に至る熱伝導経路は、その外側における熱伝導経路よりも狭い。すなわち、本実施の形態においては、前記他の実施の形態に比べると、発熱部品３の直下における発熱部品３から筐体１の底壁１２に至る熱伝導量の、その外側における熱伝導量に対する相対量が小さい。これにより、通常であれば熱が集中しやすい発熱部品３の直下の底壁１２に伝わる熱を小さくすることができる。すなわち、筐体１における熱の集中を抑制することができる。
【００５４】
なお、フィン４５の具体的な疎密の間隔は、発熱部品３の温度と筐体１の底壁１２の温度が所望の温度以下となるように適宜決定すればよい。
【００５５】
（その他の実施の形態）
前記各実施の形態では、筐体１の底壁１２と回路基板２の底壁１２との間に放熱部材４が配置されているが、回路基板２が筐体１の天井壁１１の近くに配置されている場合には、回路基板２の上面に発熱部品３が実装され、回路基板２の上面と筐体１の天井壁１１との間に発熱部品３と天井壁１１の双方に接触するように放熱部材４が配置されていてもよい。
【００５６】
ただし、筐体１の上面は、使用者の手が接触するなどのことを考慮すると、低温であることが望ましい。そのため、前記各実施の形態のように、筐体１の底壁１２と回路基板２の底壁１２との間に放熱部材４を配置して、筐体１の底壁１２に放熱する構成とするのがより好ましい。さらに、一般的に、底壁１２のほうが構成部品を支持するために天井壁１１よりも高剛性とされるため、前記各実施の形態のような構成とされているほうが、筐体１において面方向での熱拡散が良好に行われる点で好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、特に、筐体内にＬＳＩやＣＰＵなどの発熱部品を備える電子機器の冷却構造に有用である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 筐体
１ａ 吸気口
１ｂ 排気口
１ｃ 局所吸気口
２ 回路基板
３ 発熱部品
４ 放熱部材
５ ファン
６ ストレージデバイス
７ ドライブメカニズム
１１ 天井壁
１２ 底壁
１３ 周壁
４１ プレート
４２ 覆い部
４３ 接触部
４５ フィン
４５ａ 第１開口
４５ｂ 第２開口
４６ コルゲートフィン
４６Ａ 山部
４６Ｂ 谷部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造であって、
吸気口および排気口が設けられた筐体と、
前記筐体内に配置された、一方面に前記発熱部品が実装された回路基板と、
前記回路基板における一方面と前記筐体における前記一方面に対向する対向壁との間に、前記発熱部品と前記対向壁の双方に接触するように配置された放熱部材であって、前記対向壁上に所定方向に配列され、前記所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン、および前記発熱部品で発生する熱を前記フィンに伝えるプレートを含む放熱部材と、
前記吸気口から前記フィン間を通じて前記排気口に至る空気の流れを生じさせるファンと、を備え、
前記吸気口が前記対向壁に、前記所定方向に延びる線上に設けられており、
前記吸気口の前記通風方向の位置が、前記開口のうちの空気の流出量が多いほうの開口である第１開口を基準として前記第１開口から前記開口の他方である第２開口に向かって前記放熱部材の前記通風方向の長さの０．３倍以上１．３倍以下の位置である、
電子機器の冷却構造。
【請求項２】
前記吸気口の前記通風方向の位置が前記第１開口と前記第２開口の間の位置であり、
前記吸気口から吸気された空気が前記第１開口と前記第２開口のいずれかまたは両方から流出する、
請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項３】
前記吸気口の前記通風方向の位置が前記第２開口から見て前記第１開口とは反対側の位置であり、
前記吸気口から吸気された空気が前記第２開口から前記フィン間に流入し、前記第１開口から流出する、
請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項４】
前記放熱部材は、前記プレートにおける前記第２開口側の端部から前記筐体における前記対向壁まで前記吸気口を覆うように延びる覆い部をさらに含む、
請求項３に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項５】
前記放熱部材は、前記覆い部の先端から前記対向壁に沿って延びる接触部をさらに含み、
前記接触部と前記対向壁とが面接触している、
請求項４に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項６】
前記所定方向における前記吸気口が設けられた領域の長さが前記放熱部材における前記所定方向の長さと同じまたはそれ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項７】
前記放熱部材は、前記所定方向において前記発熱部品の両側に張り出している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項８】
前記筐体は、前記所定方向および前記通風方向に直交する上下方向に延びる周壁と、この周壁で囲まれる空間を上下から塞ぐ天井壁および底壁とを有しており、
前記回路基板の一方面は、前記底壁と対向する下面となっており、
前記筐体の前記対向壁は、前記底壁である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項９】
前記周壁には、前記吸気口よりも開口面積の大きな第２の吸気口が設けられている、
請求項８に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１０】
前記フィンの配列ピッチは、前記発熱部品の直下の領域を含む区間においてその外側の配列ピッチよりも大きく設定されている、請求項８に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１１】
前記フィンは、隣り合うフィンの前記発熱部材側の端部同士または前記対向壁側の端部同士が交互に接続されていて、山部と谷部を交互に繰り返すコルゲートフィンを構成している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１】
発熱部品を内蔵する電子機器の冷却構造であって、
吸気口および排気口が設けられた筐体と、
前記筐体内に配置された、一方面に前記発熱部品が実装された回路基板と、
前記回路基板における一方面と前記筐体における前記一方面に対向する対向壁との間に、前記発熱部品と前記対向壁の双方に接触するように配置された放熱部材であって、前記対向壁上に所定方向に配列され、前記所定方向に直交する通風方向の両側に開口する開口を形成するフィン、および前記発熱部品で発生する熱を前記フィンに伝えるプレートを含む放熱部材と、
前記吸気口から前記フィン間を通じて前記排気口に至る空気の流れを生じさせるファンと、を備え、
前記吸気口が前記対向壁に、前記所定方向に延びる線上に設けられており、
前記吸気口の前記通風方向の位置が、前記開口のうちの空気の流出量が多いほうの開口である第１開口を基準として前記第１開口から前記開口の他方である第２開口に向かって前記放熱部材の前記通風方向の長さの０．３倍以上１．３倍以下の位置である、
電子機器の冷却構造。
【請求項２】
前記吸気口の前記通風方向の位置が前記第１開口と前記第２開口の間の位置であり、
前記吸気口から吸気された空気が前記第１開口と前記第２開口のいずれかまたは両方から流出する、
請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項３】
前記吸気口の前記通風方向の位置が前記第２開口から見て前記第１開口とは反対側の位置であり、
前記吸気口から吸気された空気が前記第２開口から前記フィン間に流入し、前記第１開口から流出する、
請求項１に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項４】
前記放熱部材は、前記プレートにおける前記第２開口側の端部から前記筐体における前記対向壁まで前記吸気口を覆うように延びる覆い部をさらに含む、
請求項３に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項５】
前記放熱部材は、前記覆い部の先端から前記対向壁に沿って延びる接触部をさらに含み、
前記接触部と前記対向壁とが面接触している、
請求項４に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項６】
前記所定方向における前記吸気口が設けられた領域の長さが前記放熱部材における前記所定方向の長さと同じまたはそれ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項７】
前記放熱部材は、前記所定方向において前記発熱部品の両側に張り出している、請求項１〜６のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項８】
前記筐体は、前記所定方向および前記通風方向に直交する上下方向に延びる周壁と、この周壁で囲まれる空間を上下から塞ぐ天井壁および底壁とを有しており、
前記回路基板の一方面は、前記底壁と対向する下面となっており、
前記筐体の前記対向壁は、前記底壁である、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項９】
前記周壁には、前記吸気口よりも開口面積の大きな第２の吸気口が設けられている、
請求項８に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１０】
前記フィンの配列ピッチは、前記発熱部品の直下の領域を含む区間においてその外側の配列ピッチよりも大きく設定されている、請求項８に記載の電子機器の冷却構造。
【請求項１１】
前記フィンは、隣り合うフィンの前記発熱部材側の端部同士または前記対向壁側の端部同士が交互に接続されていて、山部と谷部を交互に繰り返すコルゲートフィンを構成している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の電子機器の冷却構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４９４９６（Ｐ２０１１−２４９４９６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２０１２７（Ｐ２０１０−１２０１２７）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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