(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品が実装された基板と、
前記基板が収納された筐体と、
前記筐体内面に設けられ、前記発熱部品と対向する位置に所定の間隔で分割された複数の空間を有する格子構造である伝熱抑制構造と、
前記発熱部品と前記格子構造の間に空気層とを備え、
前記伝熱抑制構造は、前記複数の空間に気体を滞留させることにより、前記発熱部品が発熱することで前記格子構造に向かって生じる熱対流が、前記空気層を前記格子構造の下面に沿って移動し、前記熱対流による前記筐体表面への伝熱が抑制されることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記伝熱抑制構造は、前記発熱部品側に向かい突出した山型形状に成形される
ことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記伝熱抑制構造は、内部に空洞を有する筐体構造である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記伝熱抑制構造は、前記筐体と一体に成形される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電子機器。
【請求項５】
前記伝熱抑制構造は、前記筐体とは別体に成形される
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の発熱部品を筐体内に収容した設置型の電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩやＣＰＵ等の発熱部品を筐体内に収容した設置型の電子機器において、容積の少ない小型の機器になるほど、発熱部品が筐体表面の温度に与える影響は大きくなる。すなわち、発熱部品と筐体表面の距離が近いため、設置時に発熱部品の上方となる筐体表面に、発熱部品からの熱が空気の対流により移動し、局所的に温度の高い部分（ヒートスポット）が形成される。またファンや通気口を設けない構造の場合、この温度の問題がより顕著になる。そして、ユーザが高温になった筐体表面に触れた場合に、著しい不快感を与えることになる。
【０００３】
このヒートスポットの形成を防ぐ手段として、発熱部品の熱を拡散させる方法がある（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に開示される電子機器では、放熱板を、基板に実装された発熱部品に接触させて設置している。これにより、発熱体で発生した熱を放熱板により拡散させて放熱させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５５６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように放熱板を用いて熱対策を行う場合、放熱板と発熱部品を直接あるいは熱伝導率の大きな物質で接触させる必要がある。そのため、対象とする発熱部品よりも高さのある部品が基板に実装されている場合には、放熱板の形状、面積が限定されてしまう。あるいは、放熱板を避けるようにその他の部品を配置、実装する必要がある。したがって、発熱部品を実装することのできる位置、あるいは基板に対して発熱部品を実装する面が限られてしまうという課題がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、基板の部品実装に影響を与えることなく、筐体表面のヒートスポットの形成を抑えることができる電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電子機器は、発熱部品が実装された基板と、基板が収納された筐体と、筐体内面に設けられ、発熱部品と対向する位置に所定の間隔で分割された複数の空間を有する格子構造である伝熱抑制構造と、発熱部品と格子構造の間に空気層とを備え、伝熱抑制構造は、複数の空間に気体を滞留させることにより、発熱部品が発熱することで格子構造に向かって生じる熱対流が、空気層を格子構造の下面に沿って移動し、熱対流による筐体表面への伝熱が抑制されるものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、上記のように構成したので、発熱部品上方の筐体表面に直接熱が加えられることを避けることができ、また垂直方向以外からの熱放射を遮ることができるため、ヒートスポットの形成を防ぐことができる。また放熱板を使用しないため、基板の部品実装に影響を与えることなくヒートスポットの形成を防ぐことができ、部品数も減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る宅内端末装置の構成を示す側断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る宅内端末装置の構成を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における格子構造を示す概略斜視図である。
【図４】格子構造が無い場合での空気の流れを示す概念図である。
【図５】この発明の実施の形態１における格子構造による空気の流れを示す概念図である。
【図６】この発明の実施の形態１における格子構造による空気の流れの解析結果を示す概略図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る縦置きの電子機器の構成を示す側断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２における格子構造の筐体への組み込みを示す概略斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る宅内端末装置の構成を示す側断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における格子構造を示す概略斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３における格子構造による空気の流れを示す概念図である。
【図１２】この発明の実施の形態４における格子構造を示す概略斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態４における別の格子構造を示す概略斜視図である。
【図１４】この発明の実施の形態４におけるさらに別の格子構造を示す概略斜視図である。
【図１５】この発明の実施の形態５における筐体構造を示す概略斜視図である。
【図１６】この発明の実施の形態５における別の筐体構造を示す概略斜視図であるである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
なお以下では、説明を容易とするために、電子機器として宅内端末装置１を用いた場合について示す。
図１はこの発明の実施の形態１に係る宅内端末装置１の構成を示す側断面図であり、図２はその上面図である。
図１，２に示すように、宅内端末装置１は、プラスチック製の筐体２内部に、発熱部品３が実装されたプリント基板４（以下、単に基板４と示す）が収容されている。なお筐体２は上下に分割でき、宅内端末装置１を設置した際に上面となる側を第１筐体２ａとし、底面となる側を第２筐体２ｂとする。
【００１１】
発熱部品３は、ＬＳＩやＣＰＵ等の演算処理装置に代表される熱を発生する部品である。ただし、本発明においては、発熱する部品であれば、上記演算処理装置以外の部品も発熱部品３に含むものとする。
【００１２】
基板４は第２筐体２ｂに設けられた支持部５で支えられ、第１筐体２ａに設けられたねじボス６ａと、第２筐体２ｂに設けられたねじボス６ｂに挟まれて、ねじ７により固定されている。
なお、図１に示す支持部５、ねじボス６ａ，６ｂおよびねじ７による基板４の把持・固定方法は一例に過ぎず、本発明における基板４の把持・固定方法は、発熱部品３と後述する格子構造１２の間に空気層２０を形成することができれば、どのような方法であっても構わない。
【００１３】
また、基板４には、発熱部品３以外に電源端子８、入力端子９、出力端子１０および電源スイッチ１１が実装され、それぞれ筐体２の開口部から外部に露出している。また図示はしていないが、基板４には、発熱部品３、電源端子８、入力端子９、出力端子１０および電源スイッチ１１以外の各種電子部品等も実装されている。
なお、本発明において、内蔵あるいは取り外し可能な電源の利用による電源端子８の有無は問わない。入力端子９、出力端子１０についてもそれぞれの有無は問わず、また各端子が１つずつであるという限定もしない。さらに、電源スイッチ１１に関しても、電源に限らずその他操作をするスイッチ全般を指すものとし、その数も限定しない（無い場合も含む）。
【００１４】
また、第１筐体２ａ内面の中央部分には、発熱部品３と対向する格子構造（伝熱抑制構造）１２が第１筐体２ａと一体に設けられている。この格子構造１２は、枠を有し、気体を滞留させることにより発熱部品３が発熱することで生じた熱対流による筐体２表面（図２に示す第１筐体２ａ表面上の点３０とその近傍の領域）への伝熱を抑制し、ヒートスポットの形成を防ぐものである。また、発熱部品３と格子構造１２の間には、空気層２０が形成されている。
この格子構造１２は、図３に示すように、発熱部品３と対向する面が開口され、薄肉のリブ１２ａと、リブ１２ａによって区切られた複数の空間１２ｂを有している。なお、それぞれの格子の大きさは約２〜３ｍｍ角となっている。
【００１５】
次に、格子構造１２の有無における、発熱部品３の発熱による空気の流れの変化について説明する。
図４は格子構造１２が無い場合での空気の流れを示す図であり、図５は格子構造１２を有する場合での空気の流れを示す図である。
【００１６】
発熱部品３の発熱によって空気層２０が加熱されると、対流が発生し、この加熱された空気は上方に移動する。
ここで、格子構造１２が無い場合には、対流により上方に移動した高温の空気は、図４の矢印４１に示すように、第１筐体２ａに到達する。そして、発熱部品３の真上に当たる第１筐体２ａ表面上の点３０とその近傍の領域（以下、単に点３０と示す）において、加熱された空気から多くの熱を受け取ることになり、ヒートスポットが形成される。
【００１７】
一方、格子構造１２を有する場合には、この格子構造１２内の細かく区切られた空間１２ｂに存在する空気は、対流の影響を受けずに留まる。そのため、対流によって上方に移動した高温の空気は、図５の矢印５１に示すように、格子構造１２を避けるように進んでいく。
【００１８】
これを流動解析によって確認した結果の概略は図６に示すようになる。上述したとおり、対流によって上方に移動した高温の空気は格子構造１２の内部へは侵入せず、格子構造１２下面に沿って外側へ流れていく。そして、格子構造１２の空間１２ｂ内部の空気が動いていないことを示している。
【００１９】
したがって、対流によって直接加熱されるのは、図５に示すように、格子構造１２下面の、発熱部品３の真上に当たる点３１とその近傍の領域（以下、単に点３１と示す）である。すなわち、第１筐体２ａ表面の点３０への熱の流入は、格子構造１２下面の点３１から格子構造１２を通る熱伝導による伝熱のみとなる。ここで、常温付近での空気の熱伝導率は約０．０２６Ｗ／ｍ・Ｋと小さく、格子構造１２は断熱材としての働きをするとみなすことができる。このことから、第１筐体２ａ表面の点３０におけるヒートスポットの形成を回避することができる。
【００２０】
また、図１に示すような設置方法だけでなく、図７（主要な部品のみ抜粋）に示すように、スタンド１３等を用いて宅内端末装置１を縦置きにしてもよい。この場合にも、設置した際に上面となる筐体２内面に格子構造１２を設ける。さらに、この場合、熱放射に関しては上面以外の面についても影響があるため、複数の面に格子構造１２を設けるようにしてもよい。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、筐体２内面に、発熱部品３が発熱することで生じた熱対流による筐体２表面への伝熱を抑制する格子構造１２を設けるように構成したので、発熱部品３上方の筐体２表面に直接熱が加えられることを避けることができ、また垂直方向以外からの熱放射を遮ることができるため、ヒートスポットの形成を防ぐことができる。また従来のような放熱板を使用しないため、基板４の部品実装に影響を与えることなくヒートスポットの形成を防ぐことができ、部品数も減らすことができる。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、格子構造１２が第１筐体２ａと一体に成形された場合について示したが、実施の形態２では、格子構造１２を第１筐体２ａとは別の部品として製造し、製品組立を行う際に第１筐体２ａに組み込む場合について示す。
図８はこの発明の実施の形態２における格子構造１２の筐体２への組み込みを示す図である。
図８に示すように、格子構造１２の側壁には切り欠き１２ｃが形成されている。また、第１筐体２ａ内面には、切り欠き１２ｃと係合する係合爪２ｃが形成されている。そして製品組立を行う際に、係合爪２ｃと切り欠き１２ｃを嵌め合わせることによって格子構造１２を第１筐体２ａに組み込む。
なお、格子構造１２の第１筐体２ａへの組み込み方法は、図８に示す方法に限らず、異なる方法を用いてもよい。
【００２３】
ここで、実施の形態１に係る宅内端末装置１では、格子構造１２は第１筐体２ａの一部として成形されているため、リブ１２ａの素材は第１筐体２ａと同じものであり、熱伝導率も同じである。一方、図８に示す格子構造１２では、第１筐体２ａの素材よりも熱伝導率の小さい別の素材で製造することが可能であり、より断熱効果を高めることが可能となる。
【００２４】
以上のように、この実施の形態２によれば、格子構造１２を第１筐体２ａとは別体に成形するように構成したので、第１筐体２ａよりも熱伝導率の小さい素材で格子構造１２を製造することで、より断熱効果を高めることができる。
【００２５】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係る宅内端末装置１の構成を示す側断面図である。
この図９に示す実施の形態３に係る宅内端末装置１は、図１に示す実施の形態１に係る宅内端末装置１の格子構造１２を格子構造１４に変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
格子構造１４は、第１筐体２ａ内面の中央部分に発熱部品３に対向して設けられ、筐体２表面のヒートスポットの形成を防ぐものである。この格子構造１４は、図９，１０に示すように、山型に成形され、中央部分が下方に突出するように構成されている。
なお、この格子構造１４は、第１筐体２ａと一体に成形するようにしてもよいし、第１筐体２ａと別体に成形した後に組み付けるようにしてもよい。
【００２７】
このように格子構造１４を山型形状とすることで、図１１の矢印１１１に示すように、格子構造１４下面の、発熱部品３の真上に当たる点（格子構造１４の突出端）３２とその近傍の領域（以下、単に点３２と示す）において、対流する高温の空気を淀みにくくすることができる。また、格子構造１４下面の点３２と第１筐体２ａ表面の点３０間の距離を広げることができるため、より断熱効果を高めることができる。
【００２８】
以上のように、この実施の形態３によれば、格子構造１４を発熱部品３側に向かい突出した山型形状に構成したので、対流による熱の移動先を格子構造１４の突出端３２とその近傍の領域から逸らすことができ、より断熱効果を高めることができる。
【００２９】
実施の形態４．
実施の形態１〜３の格子構造１２，１４では、空間１２ｂを正方形に構成した場合について示したが、これに限るものではなく、対流の影響を受けずに内部の空気が留まることができればその形状、大きさは問わず、例えば図１２〜１４に示す格子構造１５〜１７のような形状であってもよい。また、格子構造自体の外形も四角形である必要は無く、図１２に示すような円形や図１４に示すような凹凸形状であっても問題無い。
【００３０】
実施の形態５．
実施の形態１〜４では、伝熱抑制構造として格子構造１２，１４〜１７を設けた場合について示したが、実施の形態５では、図１５，１６に示すように、伝熱抑制構造として、内部に空洞を有する筐体構造１８を用いた場合について示す。なお、この筐体構造１８は、内部の気体を滞留させることができる形状に構成されている。
【００３１】
図１５に示すように、内部に空洞を有する筐体構造１８は、第１筐体２ａとは別の部品として製造され、側壁には係合凹部１８ａが形成されている。また、第１筐体２ａ内面には係合凹部１８ａと係合する係合爪２ｄが形成されている。そして製品組立を行う際に、係合爪２ｄと係合凹部１８ａを嵌め合わせることによって筐体構造１８を第１筐体２ａに組み込む。また、図１６は、係合凹部１８ａに代えて、筐体構造１８に、内部の空洞まで貫通した係合穴１８ｂを形成したものである。
なお、筐体構造１８の第１筐体２ａへの組み込み方法は、図１５，１６に示す方法に限らず、異なる方法を用いてもよい。
【００３２】
このように、内部に空洞を有する筐体構造１８を筐体２内面に設けるようにしても、実施の形態１と同様に、発熱部品３が発熱することで生じた熱対流による筐体２表面への伝熱を抑制することができる。
また、筐体構造１８は、第１筐体２ａとは別体の部品であるとして説明を行ったが、第１筐体２ａと一体に成形するようにしてもよい。
【００３３】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  宅内端末装置、２  筐体、２ａ  第１筐体、２ｂ  第２筐体、２ｃ，２ｄ  係合爪、３  発熱部品、４  プリント基板、５  支持部、６ａ，６ｂ  ねじボス、７  ねじ、８  電源端子、９  入力端子、１０  出力端子、１１  電源スイッチ、１２，１４〜１７  格子構造（伝熱抑制構造）、１２ａ  リブ、１２ｂ  空間、１２ｃ  切り欠き、１３  スタンド、１８  筐体構造（伝熱抑制構造）、１８ａ  係合凹部、１８ｂ  係合穴、２０  空気層。
【図１】
0005611076.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005611076.tif 000004
【図４】
0005611076.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0005611076.tif 000011
【図１１】
0005611076.tif 000012
【図１２】
0005611076.tif 000013
【図１３】
0005611076.tif 000014
【図１４】
0005611076.tif 000015
【図１５】
0005611076.tif 000016
【図１６】
0005611076.tif 000017