(57)【要約】      （修正有）【課題】回路基板を備えた装置において、回路基板近傍に冷却風をより多く流すことを可能とし、効率的に電装部品を冷却できる電子機器及び回路基板の冷却方法を提供する。【解決手段】電子機器は、筐体２と、空間を隔てて設けられた第１の回路基板３２及び第２の回路基板４２と、前記空間に配置された仕切板６と、前記空間に向かって風を送る送風機構と、を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
空間を隔てて設けられた第１の回路基板及び第２の回路基板と、
前記空間に配置された仕切板と、
前記空間に向かって風を送る送風機構と、を有する電子機器。
【請求項２】
前記仕切板は、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板の中間位置に配置されている請求項１記載の電子機器。
【請求項３】
前記第１の回路基板及び第２の回路基板のそれぞれは、基板面を同じとする複数の基板からなる請求項１又は請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記仕切板は、前記第１の回路基板及び第２の回路基板の基板面と略平行な面を備える、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載に記載の電子機器。
【請求項５】
前記仕切板は、平板状である、請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載に記載の電子機器。
【請求項６】
前記第１の基板は、前記筐体の下フレームに固定され、
前記第２の基板は、前記筐体の上フレームに固定される、請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載に記載の電子機器。
【請求項７】
前記第１の回路基板の電装部品が配置されている面が、前記仕切板と向き合っている、請求項１ないし請求項６のいずれか１項記載に記載の電子機器。
【請求項８】
前記第２の回路基板の電装部品が配置されている面が、前記仕切板と向き合っている、請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載に記載の電子機器。
【請求項９】
前記電子機器はプロジェクターであって、
さらに光学エンジンとフィルターを有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載された電子機器
【請求項１０】
第１の回路基板と第２の回路基板とを互いに離して配置し、
前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間に仕切板を配置し、
前記仕切板が配置されている空間に向かって風を送る、回路基板の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器及び回路基板の冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
回路基板を備えた電子機器は、回路基板の一部に不具合が発生した場合、容易に修理可能であることが望ましい。したがって、不具合が発生した時のメンテナンス性を高めるため、回路基板を容易に取外し可能な構成にすることが望まれる。また、位置精度が求められる電子機器においては、電子機器内部において、回路基板と他の構成部品の位置ずれの防止が図られる。そのため、回路基板を含む電子機器の筐体構造の剛性は高いことが望ましい。
【０００３】
また、電子機器の駆動時に回路基板に搭載された電装部品に通電を行うと、電装部品は発熱する場合がある。発熱により電装部品が許容温度以上の高温になると故障するおそれがあるため、電子機器には、冷却用の軸流ファンが取付けられている。軸流ファンは、発熱した各電装部品に冷却風を供給し、電装部品の温度を許容温度以下に下げるために使用される。このような構成で、前述したメンテナンス性を重視して電子機器の筐体内部に回路基板を配置した場合、冷却風によって騒音が発生し易い構造になる可能性がある。そこで、メンテナンス性と静音性の両立が図れる回路基板を含む電子機器の構造とすることが望まれている。
【０００４】
さらに、電子機器の各種機能の発揮に必要な電装部品が混在して１つの回路基板に搭載されていると、回路基板ごとに動作解析やトラブル解析を行う場合にそれらの解析作業が極めて煩雑である。したがって、回路基板自体がそれぞれの機能別に区分されて構成されていること、すなわち、１つの回路基板に１つの機能を発揮するために必要な電装部品のみが配置されていることが望ましい。
【０００５】
そこで特許文献１には、これらの目的を達成すべく、機能別に構成した複数の回路基板を間隔を保って略平行状態に配置したことを特徴とする電子機器の構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３１５９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
冷却時には、発熱する電装部品の近く、すなわち通電されている回路基板近傍に、より多くの冷却風を流すことが望ましい。しかし、特許文献１に開示される技術において、間隔をおいて略平行に配置された複数の回路基板の間に比較的大きな空間が存在している。これらの回路基板の間の空間に向かって冷却風を流すと、回路基板に近づくにつれ、壁面の抵抗をより多く受けるために空間内を流れる冷却風の流体抵抗が上昇する。このため、回路基板近傍の部分では、空間内のその他の部分と比較して流体抵抗が高い。したがって、冷却風は、流体抵抗が低い位置、すなわち回路基板同士の間の空間の中央部分であって、各回路基板の電装部品が搭載された面から離れた位置に回路基板近傍より多く流れる。
【０００８】
つまり、特許文献１に開示される技術においては、軸流ファンを回転させて冷却風を流したときに、電装部品の冷却に寄与することのない回路基板間に冷却風がより多く流れ、電装部品の冷却に大きく寄与する回路基板近傍には冷却風があまり流れない現象が発生し、冷却が効率的に行われないという課題が生じている。
【０００９】
そこで本願発明の目的は、回路基板近傍に冷却風をより多く流すことを可能とし、効率的に電装部品を冷却できる電子機器及び回路基板の冷却方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明に係る電子機器は、筐体と、空間を隔てて設けられた第１の回路基板及び第２の回路基板と、前記空間に配置された仕切板と、前記空間に向かって風を送る送風機構と、を有する。
【００１１】
本願発明に係る回路基板の冷却方法は、第１の回路基板と第２の回路基板とを互いに離して配置し、前記第１の回路基板と前記第２の回路基板との間に仕切板を配置し、前記仕切板が配置されている空間に向かって風を送る。
【発明の効果】
【００１２】
以上の構成により、本願発明は、回路基板近傍に冷却風をより多く流すことを可能とし、効率的に電装部品を冷却できる電子機器及び回路基板の冷却方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本願発明に係る電子機器の一例の装置であるプロジェクターの断面を示した模式図である。
【図２】図１に示す装置の電子機器の内部筐体の全体の斜視図である。
【図３】図２に示す装置の電子機器の内部筐体の全体の裏側を示す斜視図である。
【図４】図２〜３に示す装置の電子機器の内部筐体の出口側を示す正面図である。
【図５】図４に示す電子機器の内部筐体の下側回路基板ユニットの斜視図である。
【図６】図５に示す下側回路基板ユニットの平面図である。
【図７】図２〜４に示す軸流ファンユニットの斜視図である。
【図８】図５、６に示す下側回路基板ユニット及び図７に示す軸流ファンユニットの部分組立斜視図である。
【図９】図２〜４に示す電子機器の内部筐体の上側回路基板ユニットの斜視図である。
【図１０】図９に示す上側回路基板ユニットの平面図である。
【図１１】図９〜１０に示す上側回路基板ユニット及び仕切板の部分組立斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本願発明に係る電子機器であるプロジェクター１の詳細な一実施形態について説明する。図１は、本願発明に係る電子機器の一例であるプロジェクター１を横から見た場合の断面図である。
【００１５】
プロジェクター１は、筐体１０の内部に様々な電装部品３９、４９が搭載された複数の回路基板３２、４２を含む構造体である電子機器の内部筐体２と、その他の部品９２、９３を有している。電子機器の内部筐体２の内部には、第１の回路基板である下側回路基板３２と第２の回路基板である上側回路基板４２の間の空間に向かって風を送る軸流ファン５２がある。電子機器の内部筐体２は、開口部である通風入口７と、通風入口７と対向する開口である通風出口８を有している。電子機器の内部筐体２の内部には、通風入口７から、回路基板３２、４２が配置された空間を介して通風出口８に至る通風路１００が構成されている。そして、電子機器の内部筐体２の内側であって通風入口７に対向する位置に軸流ファン５２が配置され、電子機器の内部筐体２の外側であって通風出口８に対向する位置にその他の部品９３（例えばフィルタ）が配置されている。プロジェクター１の回路基板３２、４２に搭載されている電装部品３９、４９は光源等を含み、電子機器の内部筐体２の外側に配置されているその他の部品９２（例えばレンズ等の光学部品や光学エンジン）と高精度に位置合わせされている。電子機器の内部筐体２は、下フレーム３１に回路基板３２が固定された構成の下側回路基板ユニット３と、上フレーム４１に回路基板４２が固定された構成の上側回路基板ユニット４が組み合わされた構造体である。下側回路基板ユニット３と上側回路基板ユニット４とは、仕切板６によって区切られている。
【００１６】
このような構成であるため、軸流ファン５２は、装置使用時に電子機器の内部筐体２の内部の回路基板３２、４２に向かって、冷却風を送る。冷却風は、発熱している電装部品３９、４９の放熱のために使用される。外部から軸流ファン５２の回転により取込まれた冷却風は、プロジェクター１内部に組付けられた電子機器の内部筐体２やその他の部品９３の内部を通過し、再び大気中に放出される。
【００１７】
以下、上述したプロジェクター１内の主となる構成部品である電子機器の内部筐体２についての詳細を説明する。図２及び図３は、プロジェクター１から取り出した電子機器の内部筐体２の外観を示す。また、図４は、電子機器の内部筐体２を通風出口８側から見た図である。
【００１８】
電子機器の内部筐体２は、主に下側回路基板ユニット３、上側回路基板ユニット４、及び下側回路基板ユニット３、上側回路基板ユニット４の間に設けられた仕切板６、並びに軸流ファンユニット５から構成される。電子機器の内部筐体２は、下側回路基板ユニット３と上側回路基板ユニット４が組み合わされて通風入口７と通風出口８が開口した構造となっている。また、通風入口７と通風出口８の間には、通風路１００が構成されている。この電子機器の内部筐体２の通風開口７に対向する位置には、軸流ファンユニット５が配置されている。
【００１９】
図５及び図６は、下側回路基板ユニット３の部分組立図である。下側回路基板ユニット３は、下フレーム３１及び複数の回路基板３２を有する。下フレーム３１には、複数の取付孔が開けられている。各回路基板３２は、取付孔に螺子３４で締結され固定される。また、下フレーム３１には、ケーブルクランパ用孔が開けられている。ケーブルクランパ３６は、ケーブルクランパ用孔に螺子３７で締結され固定されている。ケーブルクランパ３６は、各回路基板３２及び軸流ファン５２に接続されたケーブル９１を下フレーム３１に固定するために使用される。
【００２０】
下側回路基板ユニット３の下フレーム３１には、軸流ファンユニット５が取付けられている。図７は、軸流ファンユニット５の部分組立図である。また、図８は、軸流ファンユニット５を下フレーム３１に組付けた状態の部分組立図である。軸流ファンユニット５は、ファン固定金具５１に軸流ファン５２がリベット５３で固定された構成である。なお、ファン固定金具５１と軸流ファン５２との間にゴムブッシュ５４が挿入されてファンの振動が抑えられている。軸流ファンユニット５は、通風入口７に設けられた軸流ファンユニット取付孔３８に螺子５５で固定されている。
【００２１】
図９及び図１０は、上側回路基板ユニット４の部分組立図である。上側回路基板ユニット４は、下側回路基板ユニット３と略同様の構成である。上側回路基板ユニット４は、上フレーム４１及び複数の回路基板４２を有する。上フレーム４１には、複数の取付孔が開けられている。各回路基板４２は、取付孔に螺子４４で締結され固定される。また、上フレーム４１には、ケーブルクランパ用孔が開けられている。ケーブルクランパ４６は、ケーブルクランパ用孔に螺子４７で締結され固定されている。ケーブルクランパ４６は、各回路基板４２及び軸流ファン５２に接続されたケーブル９１を上フレーム４１に固定するために使用される。
【００２２】
図１１は、仕切板６を上フレーム４１に組付けた際の部分組立図である。仕切板６は、上側回路基板ユニット４の上フレーム４１に回路基板４２と平行な向きに固定されている。電子機器の内部筐体２の組立は、この仕切板６の組付け後の上側回路基板ユニット４と、軸流ファンユニット５の組付け後の下側回路基板ユニット３を重ね合わせた後に、下側回路基板ユニット３と上側回路基板ユニット４を螺子で固定して完了となる。
【００２３】
このようにして組み立てられた電子機器の内部筐体２では、電子機器の内部筐体２の組立後に仕切板６、回路基板３２、４２及び下フレーム及び上フレーム３１，４１の間に隙間が形成される。この隙間が通風路１００となる。
【００２４】
この電子機器の内部筐体２の回路基板３２、４２の冷却時には、軸流ファン５２を使用し、通風路１００に冷却風の送風を行う。冷却風は、軸流ファン５２から送り出され、通風入口７と通風路１００を通って、通風出口８より排出される。
【００２５】
冷却風は、主に図１に示す筐体１０の外部から取込まれた空気である。空気は、粘性流体である。このため、空気は、境界面に囲まれた空間内を流れる場合において、境界面に近づくほど境界面の抵抗を強く受け流体抵抗が増加する。したがって、境界面近傍の空気の方がその他の部分の空気と比較して、流体抵抗の影響により、流速が低下する。つまり、冷却風の風速は、境界面から離れた位置の方が、境界面近傍よりも速い。
【００２６】
ここで、仕切板６がない場合、回路基板３２，４２同士の間の中間の位置は、両回路基板３２，４２のいずれからも大きな間隔をおいて位置する。しかし、本実施形態では、間隔をおいて配置された隣り合う回路基板３２，４２の間の空間、すなわち、通風路１００の内部に、回路基板３２、４２に略平行に仕切板６が設けられている。この仕切板６により、回路基板３２，４２の間の空間が２つの空間に分割される。すなわち、仕切板６がある場合では、回路基板３２，４２同士の間の中間の位置は、境界面の１つである仕切板６の板面に近接する。その結果、境界面である両回路基板３２，４２及び仕切板６のいずれからも大きな間隔をおいて位置する部分が存在せず、両回路基板３２，４２の間の空間内の各部分は、境界面である両回路基板３２，４２及び仕切板６のいずれかと近接する。
【００２７】
これにより、仕切板６が設置されていない構成における回路基板３２，４２同士の間の中間の位置のような、周囲の壁面（境界面）のいずれからも離れて位置し、高速で冷却風が流れる部分は、本実施形態では存在しない。本実施形態では、回路基板３２，４２同士の間の中間の位置の風速は、近接する壁面（仕切板６）の影響で遅くなる。そして、回路基板３２，４２同士の間の中間の位置の冷却風が減少する。
【００２８】
また、軸流ファン５２によって流される風量は、略一定であるために、仕切板６が設置されていない構成における回路基板３２，４２同士の間の中間の位置を流れていた冷却風の一部が、仕切板６が設置された影響により、回路基板３２，４２の近傍を流れる。これにより、回路基板３２，４２の近傍を流れる風量が増加するため、回路基板３２，４２の近傍の風速は、仕切板６が存在しない場合と比べて、相対的に上昇する。
【００２９】
回路基板３２，４２の近傍の風速が相対的に上昇することで、回路基板３２，４２の表面の温度を効率的に下げることができる。その結果、電装部品を部品許容温度以下に保って不具合を未然に防ぐことが容易に出来る。
【００３０】
なお、本実施形態では、上側回路基板ユニット４において、上側の回路基板４２の電装部品４９による突起が大きい面を下側に向けている。このようにして、回路基板４２の電装部品４９による突起が大きい面を回路基板３２の電装部品３９による突起が大きい面と向かい合わせて配置した場合、上側の回路基板４２の電装部品４９による突起が大きい面が下側方向を向き上フレーム４１の取付け面に回路基板４２を取付けやすくなる。ただし、上側の回路基板４２の電装部品による突起が大きい面を上側に向けて配置してもよい。
【００３１】
さらに、回路基板３２、４２の電装部品３９、４９が配置されている面が、仕切板６と向き合う向きに配置されていなくてもよいが、仕切板６と向き合う向きに配置する方がよい。回路基板３２、４２の電装部品３９、４９が配置された面は、電装部品３９、４９が配置されていない面と比較して高温になる。回路基板３２、４２の電装部品３９、４９が配置された面を仕切板６と向き合う向きに配置することで、電装部品３９、４９が配置された回路基板３２、４２の高温な面を冷却風の通る通風路１００がある方へ向けることができる。これにより、効率的な回路基板３２、４２の冷却が可能となる。
【００３２】
また、本実施形態では、基板面を同じくする複数の回路基板３２、４２を下フレーム３１及び上フレーム４１に取付けてユニット化し、回路基板ユニット３、４を構成した後にそれらを向かい合わせに配置して電子機器の内部筐体２を構成している。このため、複数の回路基板３２，４２を一度に組付け可能であり利便性がよくなる。ただし、回路基板３２、４２は、ユニット化せず、下フレーム３１及び上フレーム４１を用いることなく、回路基板３２、４２自体を筐体１０に直接固定して積層状に配置してもよい。
【００３３】
なお、仕切板６は、全体の組立作業後に組みつけてもよいが、下フレーム３１と上フレーム４１の組立作業前に、下側回路基板ユニット３側の下フレーム３１又は上側回路基板ユニット４側の上フレーム４１に固定するほうがよい。仕切板６がない場合、ケーブルクランパ３６、４６が少ないとケーブル９１が動くことで、下フレーム３１と上フレーム４１の合わせ面にケーブル９１を挟み込んでしまう可能性がある。しかし、仕切板６があることで、ケーブル９１を確実に上フレーム又は下フレームと仕切板６に囲まれた部分で囲みこむことができる。これにより、ケーブル９１を下フレーム３１と上フレーム４１の合わせ面に挟み込んでしまう可能性を排除でき、挟み込みを気にせず作業が可能となるため組立作業時の作業性が向上する。
【００３４】
すなわち、仕切板６は、前述したように回路基板３２，４２同士の間の空間を複数に分割するとともに、ケーブル９１の挟み込み防止の役目とケーブルクランパ４６の節約の役目も同時に果たしている。
【００３５】
また、仕切板６は、本実施形態では、平板状の仕切板６を回路基板３２、４２に平行に配置している。しかし、組付けが可能であれば、本実施形態の形状にとらわれず、仕切板６は、平板状でなくともよい。例えば、仕切板６は、段差を有する形状でもよい。また、仕切板６は、回路基板３２、４２と平行な構成でなく傾きを設けて設置されてもかまわない。
【００３６】
さらに、仕切板６は、回路基板３２と回路基板４２の間のどの位置に配置してもかまわない。しかし、仕切板６は、回路基板３２と回路基板４２の中間の位置に配置することが特によい。仕切板６が回路基板３２と回路基板４２の中間に配置されることで、回路基板３２、４２の間の空間において、壁面である仕切板６、回路基板３２及び回路基板４２のいずれの位置からも極端に離れた部分がなくなる。このため、壁面の抵抗を受けずに極端に風速が速くなる部分がなくなるからである。
【００３７】
また、電子機器の内部筐体２の内部に冷却風を流す手段は、軸流ファン５２に限定されず、ブロワ等の様々な送風機構を用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態では、２層の回路基板３２，４２（電子機器の内部筐体２内部の回路基板３２，４２）が間隔をおいて配置された構成となっているが、装置の機能に応じて、３層以上の回路基板がそれぞれ間隔をおいて配置された構成にしてもよい。その場合、隣り合う回路基板の間の空間の全てに仕切板６を設けてもよいが、それらの空間のうち任意の空間にのみ仕切板６を設けてもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、本願発明の一態様であるプロジェクター１を用いて本願発明に係る電子機器を説明した。しかし、本願発明に係る電子機器は、回路基板を含む装置であれば、プロジェクター１以外の装置でもよい。この場合、回路基板３２、４２及び仕切板６は、直接的又は間接的に装置の筐体に固定されている。
【００４０】
また、本実施形態では、回路基板３２、４２を上下方向に配置しているが、この方向にとらわれず、左右方向や斜め方向に回路基板３２、４２を互いに配置してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１                   プロジェクター
２                   電子機器の内部筐体
３                   下側回路基板ユニット
４                   上側回路基板ユニット
３１                 下フレーム
４１                 上フレーム
３２，４２           回路基板
３９，４９           電装部品
５                   軸流ファンユニット
５２                 軸流ファン
５６                 ファン入口
６                   仕切板
７                   通風入口
８                   通風出口
９１                 ケーブル
１００               通風路
【図１】
2018194733.tif 000003
【図２】
2018194733.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018194733.tif 000006
【図５】
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【図６】
2018194733.tif 000008
【図７】
2018194733.tif 000009
【図８】
2018194733.tif 000010
【図９】
2018194733.tif 000011
【図１０】
2018194733.tif 000012
【図１１】
2018194733.tif 000013