(57)【要約】【課題】略密閉された内部空間を形成する筐体において、内部空間の冷却をより効率的に行うことが可能な電子機器を提供する。【解決手段】略密閉された内部空間を形成する筐体２０と、前記内部空間に収容された発熱部品１１と、前記筐体２０の外部に設けられたヒートシンク３０と、前記発熱部品１１と前記ヒートシンク３０とを熱的に接続するヒートパイプ３１と、前記筐体２０と前記ヒートシンク３０とを熱的に接続するヒートパイプ３２と、を備える。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略密閉された内部空間を形成する筐体と、
前記内部空間に収容された発熱部品と、
前記筐体の外部に設けられた放熱器と、
前記発熱部品と前記放熱器とを熱的に接続する第１ヒートパイプと、
前記筐体と前記放熱器とを熱的に接続する第２ヒートパイプと、
を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記筐体は、前記第１ヒートパイプを挿通させるための第１挿通孔を有し、
前記第１ヒートパイプは、前記第１挿通孔を通じて前記発熱部品と前記放熱器とを熱的に接続するよう配さ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】
前記放熱器は、前記筐体の外壁に設けられたヒートシンクであることを特徴とする請求項１又２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記筐体の前面側の上面に設けられた表示装置を更に備え、
前記放熱器は、前記筐体の上面で、且つ、前記表示装置の背面側に設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記筐体は、高熱伝導性の材質からなる第１熱伝導部材と、当該第１熱伝導部材の外面に形成された、前記筐体外部からの輻射熱を反射する熱反射部材とから構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記熱反射部材は、前記第２ヒートパイプを挿通させるための第２挿通孔を有し、
前記第２ヒートパイプは、前記第２挿通孔を通じて第１熱伝導部材と前記放熱器とを熱的に接続するよう配されていることを特徴とする請求項５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、密閉された筐体内に収容される発熱部品を冷却するための構造を有した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータの分野においては、ＣＰＵやチップセットの高性能化・多機能化が進んでいる。一般に、コンピュータに搭載されるＣＰＵは、動作クロックの高速化と高集積化が進むと、ＣＰＵ自身の動作時の発熱量も増大する傾向にある。発熱量の増加は、搭載される電子部品の故障・寿命に直接影響を及ぼすため、いかに効果的に冷却を行うかが電子機器の信頼性向上に重要である。
【０００３】
そのため、従来、電子機器の冷却方法について種々の技術が提案されており、例えば、特許文献１には、コンピュータ全体を冷却する本体ファンと、発熱体であるＣＰＵを集中的に冷却するＣＰＵファンとを筐体内に設けた構成が開示されている。また、このように冷却用のファンを用いる場合、筐体内に熱が溜まらないよう外部に排気するため、筐体に通気口を設けることが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３１２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンピュータが設置される場所によっては、通気口を筐体に設けることが困難な場合がある。例えば、ほこりや煙が多く発生する場所で使用されるコンピュータでは、冷却用ファンが動作することで通気口に空気が流れため、通気口に異物が溜まりやすく、十分なメンテナンスを施さないと通気口が塞がり機能しなくなるという問題がある。また、冷却用ファンを設けないファンレス構成した場合には、筐体内部の熱量を十分に外部に放出できないという問題がある。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、略密閉された内部空間を形成する筐体において、内部空間の冷却をより効率的に行うことが可能な電子機器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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、略密閉された内部空間を形成する筐体と、前記内部空間に収容された発熱部品と、前記筐体の外部に設けられた放熱器と、前記発熱部品と前記放熱器とを熱的に接続する第１ヒートパイプと、前記筐体と前記放熱器とを熱的に接続する第２ヒートパイプと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筐体の内部空間に発生した熱量を、第１ヒートパイプ及び第２ヒートパイプを通じて放熱器に移動することで、この放熱器により筐体外部に放熱することが可能となるため、略密閉された内部空間の冷却をより効率的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子機器の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示した断面図である。図１に示したように、第１の実施形態に係る電子機器１００は、冷却対象となる発熱部品１１が搭載された基板１２と、基板１２を略密閉された内部空間に収納する筐体２０と、筐体２０の外壁に設けられたヒートシンク３０と、ヒートシンク３０と発熱部品１１とを熱的に接続するヒートパイプ３１と、ヒートシンク３０と筐体２０とを熱的に接続するヒートパイプ３２とを備えている。
【００１１】
発熱部品１１は、ＣＰＵやチップセット等の熱源となる電子部品であって、ヒートパイプ３１と熱的に接続されている。ここで、発熱部品１１とする電子部品は特に問わないものとするが、電子機器１００を構成する電子部品のうち、比較的発熱量の大きなものを発熱部品１１とすることが好ましい。なお、発熱部品１１に対するヒートパイプ３１の接続方法は特に問わないものとするが、例えば、発熱部品１１に凹部を設け、その中にヒートパイプを嵌め込む形態や、熱伝導グリス等の熱伝導性の高い媒質を介して接続する形態を用いることができる。
【００１２】
基板１２は、発熱部品１１が搭載されるマザーボード等の電子回路基板であって、金属やＰＣＢ（Poly  Chlorinated  Biphenyl）等で形成されたスペーサー１３により、筐体２０内の底部に固定されている。
【００１３】
筐体２０は、銅やスチール、アルミ等の高熱伝導性を有した部材からなる熱吸収層２１により構成されている。ここで、「高熱伝導性を有した部材」とは、所定の熱伝導率以上の値を有する部材であって、例えば、熱伝導率が１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上や、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上の部材とすることが好ましい。なお、熱吸収層２１の材質は金属に限らず、熱伝導性に優れた樹脂等としてもよいが、使用環境に耐えうる剛性や耐食性を有することが条件となる。
【００１４】
筐体２０には、当該筐体２０の内部空間と外部とを連通する挿通孔が設けられており、この挿通孔を通じて発熱部品１１とヒートシンク３０とが、ヒートパイプ３１により熱的に接続されるよう構成されている。ここで、ヒートパイプ３１と挿通孔との間隙は、半田等の熱伝導性を有した補填材により補填されることで、筐体２０の略密閉状態が保たれているものとする。これにより、熱吸収層２１をヒートパイプ３１に熱的に接続することができる。なお、挿通孔の補填材としては、熱吸収層２１と同様、高熱伝導性を有したものが好ましい。また、筐体２０（熱吸収層２１）とヒートパイプ３２との接続方法は、特に問わないものとするが、例えば、熱吸収層２１に凹部を設け、その中にヒートパイプを嵌め込む形態や、熱伝導グリス等の熱伝導性の高い媒質を介して接続する形態を用いることができる。
【００１５】
ヒートシンク３０は、銅やスチール、アルミ等の高熱伝導性を有した部材により形成され、図示しない保持具により筐体２０の外壁部に固定されている。ヒートシンク３０には、筐体２０との対向面の反対側に多数のフィン（ひれ）が設けられており、当該フィンによる伝熱作用により、ヒートパイプ３１、３２を通じて移動された熱量を、筐体２０外部の雰囲気に放熱する。なお、ヒートシンク３０とヒートパイプ３１及び３２との接続方法は、特に問わないものとするが、例えば、ヒートシンク３０に凹部を設け、その中にヒートパイプを嵌め込む形態や、熱伝導グリス等の熱伝導性の高い媒質を介して接続する形態を用いることができる。
【００１６】
ヒートパイプ３１、３２は、銅等の熱伝導性が高い材質からなるパイプ中に揮発性の液体（作動液）を封入したものであって、当該作動液の循環により熱量の移動を行う。ここで、ヒートパイプ３１は、筐体２０に設けられた挿通孔を通じて発熱部品１１とヒートシンク３０とを熱的に接続するよう配されている。また、ヒートパイプ３２は、ヒートシンク３０と筐体２０（熱吸収層２１）とを熱的に接続するよう配されている。なお、作動液としては、代替フロンや水、メタノール、アンモニア等を用いることができる。
【００１７】
上記した電子機器１００の冷却機構によれば、発熱部品１１とヒートパイプ３１とが熱的に接続されることにより、発熱部品１１の発する熱量がヒートパイプ３１に移動する。また、ヒートパイプ３１は、ヒートシンク３０と熱的に接続されているため、発熱部品１１からの熱量はヒートシンク３０へと移動され、当該ヒートシンク３０により筐体２０外部の雰囲気に放熱される。これにより、発熱部品１１が発する熱量を、筐体２０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００１８】
一方、筐体２０の内部空間に放熱された熱量は、熱吸収層２１により吸収され、筐体２０外部の雰囲気に放熱される。また、熱吸収層２１に吸収された熱量は、ヒートパイプ３２を通じてヒートシンク３０へと移動され、このヒートシンク３０により筐体２０外部の雰囲気に放熱される。これにより、内部空間に放熱された熱量を、筐体２０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００１９】
以上のように、第１の実施形態に係る電子機器１００の冷却機構によれば、筐体２０の内部空間に発生する熱量を、ヒートパイプ３１、３２を通じてヒートシンク３０に移動することで、当該ヒートシンク３０により筐体２０の外部に放熱することが可能となるため、略密閉された内部空間の冷却をより効率的に行うことができる。
【００２０】
なお、本実施形態では、筐体２０とヒートシンク３０とを別体としたが、これに限らず、筐体２０とヒートシンク３０とが一体的に構成された形態としてもよい。また、ヒートシンク３０に換えて、多数の穿孔を有した散熱板を設ける形態としてもよい。
【００２１】
［第２の実施形態］
次に、図２を参照して、第２の実施形態に係る電子機器について説明する。なお、上述した第１の実施形態に係る電子機器１００と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００２２】
図２は、第２の実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示した断面図である。図２に示したように、第２の実施形態に係る電子機器２００は、冷却対象となる発熱部品１１が搭載された基板１２と、基板１２を略密閉された内部空間に収納する筐体４０と、筐体４０の外壁に設けられたヒートシンク３０と、ヒートシンク３０と発熱部品１１とを熱的に接続するヒートパイプ３１と、ヒートシンク３０と筐体４０とを熱的に接続するヒートパイプ３２とを備えている。
【００２３】
筐体４０は、当該筐体４０の内壁部となる熱吸収層２１と、筐体４０の外壁部となる熱反射層２２との２層構造により構成されている。
【００２４】
熱反射層２２は、鏡面加工されたアルミ等、輻射熱を反射する特性を有した部材から形成され、筐体４０外部からの輻射熱を反射するよう設けられている。ここで、熱反射層２２は、筐体４０内部（熱吸収層２１）からの熱量を容易に吸収することが可能な、熱伝導性を有した材質で形成することが好ましい。なお、熱反射層２２の材質は、金属に限らず、熱吸収層２１の外壁に塗布や貼付される鏡面塗装や白色光沢塗装、反射シートとしてもよい。
【００２５】
筐体４０には、当該筐体４０の内部空間と外部とを連通する挿通孔が設けられており、ヒートパイプ３１は、この挿通孔を通じて発熱部品１１とヒートシンク３０とを熱的に接続するよう配されている。ここで、ヒートパイプ３１と挿通孔との間隙は、半田等の熱伝導性を有した部材より補填されることで、筐体４０の略密閉状態が保たれているものとする。これにより、筐体４０（熱吸収層２１及び熱反射層２２）をヒートパイプ３１に熱的に接続することができる。なお、この挿通孔の補填材としては、熱吸収層２１や熱反射層２２と同様に、高熱伝導性を有したものが好ましく、これにより、筐体４０に蓄積された熱量をヒートパイプ３１に効率的に移動させることができる。
【００２６】
また、ヒートパイプ３２は、熱反射層２２に設けられた挿通孔を通じて熱吸収層２１とヒートシンク３０とを熱的に接続するよう配されている。なお、ヒートパイプ３２と熱反射層２２に設けられた挿通孔との間隙は、ヒートパイプ３１と同様に熱伝導性を有した補填材により補填されているものとする。
【００２７】
上記した電子機器２００の冷却機構によれば、発熱部品１１とヒートパイプ３１とが熱的に接続されることにより、発熱部品１１の発する熱量がヒートパイプ３１に移動する。また、ヒートパイプ３１は、ヒートシンク３０と熱的に接続されているため、発熱部品１１からの熱量はヒートシンク３０へと移動され、当該ヒートシンク３０により筐体４０外部の雰囲気に放熱される。これにより、発熱部品１１が発する熱量を、筐体４０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００２８】
一方、筐体４０の内部空間に放熱された熱量は、熱吸収層２１により吸収され、熱反射層２２を通じて筐体４０外部の雰囲気に放熱される。また、熱吸収層２１に吸収された熱量は、ヒートパイプ３２を通じてヒートシンク３０へと移動され、このヒートシンク３０により筐体４０外部の雰囲気に放熱される。これにより、内部空間に放熱された熱量を、筐体４０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００２９】
さらに、筐体４０外部からの輻射熱に対しては、筐体４０の外壁を形成する熱反射層２２が反射することで、筐体４０内部への温度の影響を抑えることができる。これにより、筐体４０外部から内部空間への熱量の流入を抑制することができるため、外部環境による筐体４０内部の温度上昇を抑えることができる。
【００３０】
以上のように、第２の実施形態にかかる電子機器２００の冷却機構によれば、筐体４０の内部空間に発生する熱量を、ヒートパイプ３１、３２を通じてヒートシンク３０に移動することで、当該ヒートシンク３０により筐体４０の外部に放熱することが可能となるため、略密閉された内部空間の冷却をより効率的に行うことができる。
【００３１】
［第３の実施形態］
次に、図３を参照して、第３の実施形態に係る電子機器について説明する。なお、上述した第１及び第２の実施形態に係る電子機器１００、２００と同じ機能を有する構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【００３２】
図３は、第３の実施形態に係る電子機器を模式的に示した断面図である。図２に示したように、第３の実施形態に係る電子機器３００は、冷却対象となる発熱部品１１が搭載された基板１２と、基板１２を略密閉された内部空間に収納する筐体５０と、筐体５０の外壁に設けられたヒートシンク３０と、ヒートシンク３０と発熱部品１１とを熱的に接続するヒートパイプ３１と、ヒートシンク３０と筐体５０とを熱的に接続するヒートパイプ３２とを備えている。
【００３３】
筐体５０は、当該筐体５０の内壁部となる熱吸収層２１と、筐体５０の外壁部となる放熱層２３と、熱吸収層２１と放熱層２３との間に形成された熱反射層２２との３層構造により構成されている。
【００３４】
放熱層２３は、熱吸収層２１と同様、銅やスチール、アルミ等の高熱伝導性を有した部材から形成され、熱反射層２２から反射又は放熱される熱量を、筐体５０外部の雰囲気へと放熱させるために設けられている。なお、放熱層２３の材質は、金属に限らず、熱伝導性に優れた樹脂等としてもよいが、使用環境に耐えうる剛性や耐食性を有することが条件となる。
【００３５】
筐体５０には、当該筐体５０の内部空間と外部とを連通する挿通孔が設けられており、ヒートパイプ３１は、この挿通孔を通じて発熱部品１１とヒートシンク３０とを熱的に接続するよう配されている。ここで、ヒートパイプ３１と挿通孔との間隙は、半田等の熱伝導性を有した補填材より補填されることで、筐体５０の略密閉状態が保たれているものとする。なお、補填材としては、より高い熱伝導性を有したものが好ましく、これにより、筐体５０に蓄積された熱量をヒートパイプ３１に効率的に移動させることができる。
【００３６】
また、ヒートパイプ３２は、熱反射層２２及び放熱層２３に設けられた挿通孔を通じて熱吸収層２１とヒートシンク３０とを熱的に接続するよう配されている。ここで、ヒートパイプ３２と挿通孔との間隙は、ヒートパイプ３１と同様に熱伝導性を有した補填材により補填されているものとする。
【００３７】
上記した電子機器３００の冷却構造によれば、発熱部品１１とヒートパイプ３１とが熱的に接続されることにより、発熱部品１１の熱量がヒートパイプ３１に移動する。また、ヒートパイプ３１は、ヒートシンク３０と熱的に接続されているため、発熱部品１１からヒートパイプ３１に移動した熱量は、筐体５０の外表面にてヒートシンク３０により放熱される。これにより、発熱部品１１が発する熱量を、筐体５０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００３８】
一方、筐体５０の内部空間に放熱された熱量は、筐体５０を構成する熱吸収層２１により吸収され、熱反射層２２及び放熱層２３を通じて筐体５０外部の雰囲気に放熱される。また、熱吸収層２１、熱反射層２２及び放熱層２３に移動した熱量は、ヒートパイプ３１及びヒートパイプ３２を通じてヒートシンク３０へと移動され、このヒートシンク３０により筐体５０外部へと放熱される。これにより、筐体５０の内部空間に放熱された熱量を、筐体５０の外部へと効率的に放熱することができる。
【００３９】
さらに、筐体５０外部からの輻射熱は、筐体５０の外壁を形成する熱反射層２２により放熱層２３を通じて反射され、この放熱層２３に移動した熱量が筐体５０外部へと放熱される。これにより、筐体５０の外部から内部への熱量の流入を抑制することができるため、外部環境による筐体５０内部の温度上昇を抑えることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では放熱層２３を設けたことで、筐体５０に蓄積された熱量をより効率的に外部へと放熱することができるため、第２の実施形態と比較し冷却効果をより高めることができる。
【００４１】
以上のように、第３の実施形態にかかる電子機器３００によれば、筐体５０内部を略密閉状態としたファンレス構成の筐体５０において、筐体５０内部の熱量をヒートパイプ３１、３２を通じてヒートシンク３０へと移動し、このヒートシンク３０により筐体５０の外部に効率的に放熱することができるため、筐体５０内部の冷却をより効率的に行うことができる。
【００４２】
以上、本発明に係る各実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲での種々の変更、置換、追加等が可能である。また、上述した第１〜第３の実施形態の何れか又は全てを組み合わせて用いることが可能である。
【００４３】
例えば、上記実施形態では、電子機器（１００、２００、３００）の形状を箱型としたが、これに限らず、筒型等としてもよい。また、ヒートパイプ３１、３２の形状も特に問わず、丸パイプ形状としてもよいし、平板型としてもよい。
【００４４】
また、上記各実施形態にかかる電子機器（１００、２００、３００）が適用される範囲は、特に問わず、例えば、ＰＣ（Personal  Computer）やＰＯＳ端末等の情報処理装置に適用する形態としてもよいし、映像機器や音響機器等の汎用的な電気製品に適用する形態としてもよい。
【００４５】
ここで、図４は、上述した電子機器（１００、２００、３００）を、ＰＯＳ端末に適用した例を模式的に示した斜視図である。表示部４００は、図示しないＣＰＵから入力される画像信号の表示を行うＬＣＤ等の表示デバイスであって、電子機器の筐体の前面側の上面に傾斜した状態で設置されている。
【００４６】
また、電子機器の上面で、且つ、表示部４００の背面側には、ヒートシンク３０が設けられており、上述した冷却機構により、電子機器（筐体）内部の熱量が外部へと放熱される。
【００４７】
このように、本実施形態に係る電子回路をＰＯＳ端末に適用することで、冷却用ファンや通気口を筐体に設けることなくＰＯＳ端末を十分に冷却することができるため、ほこりや煙が多く発生する場所でＰＯＳ端末が使用されるような場合であっても、安定した動作を実現することができる。
【００４８】
また、電子機器１００、２００、３００をファンレス構成としたので、ＰＯＳ端末自体の静音化を図ることができるとともに、通気口への通気経路を確保する必要がなくなるため、ＰＯＳ端末周囲（例えば、ＰＯＳ端末の背面側）に広告板等を設置することが可能となる。また、これにより、ヒートシンク３０を客側から見えないよう広告板等で遮蔽することも可能となるため、ＰＯＳ端末の美観を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示した断面図である。
【図２】第２の実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示した断面図である。
【図３】第３の実施形態に係る電子機器の構成を模式的に示した断面図である。
【図４】本発明に係る電子機器を、ＰＯＳ端末に適用した例を模式的に示した斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１  発熱部品
１２  基板
１３  スペーサー
２０  筐体
２１  熱吸収層
２２  熱反射層
２３  放熱層
３０  ヒートシンク
３１  ヒートパイプ
３２  ヒートパイプ
４０  筐体
５０  筐体
１００  電子機器
２００  電子機器
３００  電子機器
４００  表示部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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