(57)【要約】【課題】放熱ファンによる冷却効率を向上させる技術の提供。【解決手段】高さ方向に垂直である対向する２個の面と、当該２面の間に形成された４個の側面とを有する筐体の内部に基板が取り付けられた電子機器であって、前記側面の少なくとも１個は前記高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、外形寸法が前記筐体の高さよりも長い放熱ファンが前記傾斜面に形成された開口部に取り付けられ、前記放熱ファンが取り付けられていない少なくとも１個の前記側面に通気孔が形成されている、電子機器を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向に垂直である対向する２個の面と、当該２面の間に形成された４個の側面とを有する筐体の内部に基板が取り付けられた電子機器であって、
前記側面の少なくとも１個は前記高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、
外形寸法が前記筐体の高さよりも長い放熱ファンが前記傾斜面に形成された開口部に取り付けられ、
前記放熱ファンが取り付けられていない少なくとも１個の前記側面に通気孔が形成されている、
電子機器。
【請求項２】
前記放熱ファンが前記開口部に取り付けられた状態における前記放熱ファンの前記高さ方向の端部に挟まれた範囲に前記基板が存在する、
請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記電子機器の周囲に他の装置が配置される場合、前記高さ方向に隣接する位置に前記他の装置が配置される、
請求項１または請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記筐体の前記傾斜面以外の面に、車両に対して前記電子機器を取り付けるための取付部が設けられている、
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、集積回路のチップ等の発熱を抑制するために、放熱ファンによる冷却が知られている。例えば、特許文献１には、ヒートシンクの基部に対して斜めの向きに取り付けられる放熱ファンが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３５９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、放熱ファンは、基板の筐体の内部に取り付けられていた。すなわち、筐体内の基板に実装されたチップにヒートシンクと放熱ファンが取り付けられるが、従来、放熱ファンと筐体の外面とが干渉しないように、離して設置されていた。この場合、放熱ファンが生成する気流で筐体の通気孔から気体を筐体内に導入し、また、通気孔を通じて内部の気体を筐体外に排出する。しかし、この構成においては、筐体内で循環する気体も多く、筐体の内外での熱交換が促進されない場合があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、放熱ファンによる冷却効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、高さ方向に垂直である対向する２個の面と、当該２面の間に形成された４個の側面とを有する筐体の内部に基板が取り付けられた電子機器であって、側面の少なくとも１個は高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、外形寸法が筐体の高さよりも長い放熱ファンが傾斜面に形成された開口部に取り付けられ、放熱ファンが取り付けられていない少なくとも１個の側面に通気孔が形成されている電子機器が構成される。
【０００６】
すなわち、電子機器は、筐体の内部に取り付けられた基板を備え、その側面が高さ方向に対して傾斜した傾斜面であり、傾斜面に放熱ファンが取り付けられている。そして、当該傾斜面に対して放熱ファンが取り付けられるため、筐体の高さ（側面ではない２個の面の距離）よりも外形寸法の長い放熱ファンを取り付けることができる。このため、高さ方向の長さから見て大型の放熱ファンを取り付けることができ、放熱ファンによる冷却効率を向上させることができる。さらに、放熱ファンは筐体の傾斜面に形成された開口部に対して直接的に取り付けられるため、放熱ファンによって効率的に筐体の外部の空気を筐体の内部に導入することができ、放熱ファンによる冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１Ａは電子機器を示す斜視図であり、図１Ｂは電子機器の筐体をＡ−Ａ線で切断して内部を示した図である。
【図２】電子機器を車両に取り付ける例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）電子機器の構成：
（２）他の実施形態：
【０００９】
（１）電子機器の構成：
本発明の一実施形態にかかる電子機器１０は、車両（例えば、インストルメントパネルの内部）に設置される。図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる電子機器１０の構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、電子機器の筐体１１をＡ−Ａ線で切断して内部を示した図である。本実施形態において電子機器１０の筐体１１は板状の金属で構成されており、筐体１１は直方体の１個の側面を傾斜させた外形を有している。
【００１０】
本実施形態においては、電子機器１０が設置された状態で上部に位置する面を上面１１ａ、底部に位置する面を底面１１ｂと呼ぶ。また、本実施形態において、上面１１ａおよび底面１１ｂに垂直な方向を高さ方向またはｚ方向と呼ぶ。さらに、高さ方向に垂直であり、電子機器１０が設置された状態で前後方向となる方向をｙ方向、左右方向となる方向をｘ方向と呼ぶ。
【００１１】
本実施形態において筐体１１は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、電子機器１０の筐体１１は、ほぼ６面体であり、上面１１ａと底面１１ｂが高さ方向に垂直である対向する２個の面に相当する。従って、上面１１ａと底面１１ｂの間には４個の側面が形成された状態となる。これらの側面のうち、電子機器１０が設置された状態で前方（利用者側）に位置する側面は前面１１ｃとも呼ぶ。電子機器１０が設置された状態で後方（車両側）に位置する側面は後面１１ｄとも呼ぶ。
【００１２】
電子機器１０が設置された状態で左右方向に位置する側面のうち、一方の側面１１ｅは上面１１ａおよび底面１１ｂに垂直な面である。本実施形態において、側面１１ｅには、複数の通気孔が形成されており（図１Ｂにおいて図示せず）、複数の通気孔は側面１１ｅのほぼ全域に渡って存在する。
【００１３】
電子機器１０が設置された状態で左右方向に位置する側面のうち、一方の側面は高さ方向に対して傾斜しており、本実施形態においては傾斜面１１ｆとも呼ぶ。傾斜面１１ｆは、下部の僅かな部分において高さ方向に平行な面を有しているが、大半の面積は高さ方向に対して傾斜した面で構成されている。なお、本実施形態においては、上面１１ａが底面１１ｂよりも面積が小さくなるように傾斜面１１ｆが傾斜している。すなわち、筐体１１の内部における上面１１ａと傾斜面１１ｆとの交差角は鈍角であり、筐体１１の内部における底面１１ｂと傾斜面１１ｆとの交差角は鋭角である。
【００１４】
傾斜面１１ｆにおいては、上部から下部に渡る長さで略正方形に開口した開口部１１ｆ１が形成されている。また、開口部１１ｆ１には、放熱ファン３０が取り付けられている。放熱ファン３０は、回転するブレードの全てを開口部１１ｆ１から視認できるように、図示しないネジ等で取り付けられる。また、放熱ファン３０は、筐体１１の内部側に取り付けられる。
【００１５】
本実施形態において、底面１１ｂは、上面１１ａ側に突出する複数の突出部１１ｂ１を有しており、突出部１１ｂ１にはネジ等の固定部を介して基板２０が取り付けられる。すなわち、筐体１１の内部には基板２０が取り付けられている。本実施形態において、基板２０は、底面１１ｂよりも狭く、上面１１ａよりも広い面を有し、各種の配線が備えられている。また、基板２０には、各種の素子が実装される。図１Ｂにおいては、多くの素子が省略されているが、基板２０に実装される半導体集積回路チップ（以下単にチップ２０ａと呼ぶ）は図示されている。
【００１６】
チップ２０ａには熱伝導シート等を介してヒートシンク２０ｂが取り付けられている。すなわち、基板２０に実装されたチップ２０ａは、電子機器１０の運用過程で発熱するため、熱暴走の防止等のために放熱が必要になる。ヒートシンク２０ｂは、熱伝導性の高い金属等によって構成されており、チップ２０ａの熱をヒートシンク２０ｂ側に効率的に伝達することができる。また、ヒートシンク２０ｂは図示しないリブ等の構造を複数個備えており、表面積を大きくするための構造を有している。
【００１７】
放熱ファン３０は、図示しない電源線によって電力の供給を受けて回転するファンであり、放熱ファン３０が回転することでヒートシンク２０ｂに風を当てることができる。このため、放熱ファン３０が回転すると、ヒートシンク２０ｂが冷却され、チップ２０ａからより多くの熱を吸収することが可能になる。この結果、放熱ファン３０の回転とヒートシンク２０ｂとによってチップ２０ａが冷却される。
【００１８】
なお、本実施形態において、ヒートシンク２０ｂの傾斜面１１ｆ側の部位は傾斜面１１ｆと同一の角度に傾斜している。また、本実施形態においてチップ２０ａは、基板２０が底面１１ｂに取り付けられた状態において、当該基板２０の傾斜面１１ｆ側の端部に実装される。そして、基板２０が底面１１ｂに取り付けられた状態において、ヒートシンク２０ｂと傾斜面１１ｆとの間には僅かな隙間が形成される。本実施形態においては、ヒートシンク２０ｂと傾斜面１１ｆとの間に、略直方体の外形を有する放熱ファン３０を挟んだ状態で取り付けることができる。
【００１９】
また、ヒートシンク２０ｂと傾斜面１１ｆとの間に放熱ファン３０が挟まれた状態において、ヒートシンク２０ｂと放熱ファン３０は接触した状態またはほぼ接触した状態となり、放熱ファン３０と傾斜面１１ｆは接触した状態またはほぼ接触した状態となる。従って、放熱ファン３０の回転によって筐体１１の内外を流れるように生成された気流のほぼ全ては、流速が低下することなくヒートシンク２０ｂの周囲を流れる。さらに、放熱ファン３０は傾斜面１１ｆに取り付けられているため、放熱ファン３０が回転すると、筐体１１の内外の気体を直接的に入れ替えるように気流を発生させることができる。
【００２０】
従って、放熱ファン３０の回転によって生成された気流で極めて効率的にヒートシンク２０ｂを冷却することができ、この結果、チップ２０ａを冷却することができる。例えば、基板２０の中央部にチップ２０ａが実装される構成を想定する。この構成において、仮に放熱ファン３０がヒートシンク２０ｂに取り付けられている場合、放熱ファン３０は筐体１１の内部において側面と離れた位置に存在する状態になるため、筐体１１内外を効率的に流れる気流を生成することは困難である。
【００２１】
従って、気体が筐体１１内で循環する場合もあり、筐体１１の内外で効率的に熱交換を行うことができない。しかし、本実施形態にかかる放熱ファン３０によれば、筐体１１の内外の気体を直接的に入れ替えるように気流を発生させることができるため、放熱ファン３０による冷却効率を向上させることができる。さらに、筐体１１の内部において側面と離れた位置に放熱ファン３０が存在する状態においては、気体が筐体１１内で循環して効率的に熱交換することができない。この結果、傾斜面１１ｆに放熱ファン３０が取り付けられる場合と比較して、放熱ファン３０の周囲の温度が高温になる傾向にある。放熱ファン３０の製品寿命は、周囲温度が低いほど長期になるため、本実施形態においては、筐体１１の内部において側面と離れた位置に放熱ファン３０が存在する状態と比較して放熱ファン３０の製品寿命を長期化することができる。
【００２２】
さらに、本実施形態において放熱ファン３０は、傾斜面１１ｆに取り付けられた状態において上面１１ａから底面１１ｂに渡って存在する。この結果、放熱ファン３０の外形寸法（傾斜面１１ｆに平行な方向における放熱ファン３０の全長）は、筐体１１の高さよりも長くなっている。従って、側面を傾斜させず高さ方向に平行とし、当該側面に沿って放熱ファン３０を取り付ける場合よりも、大型の放熱ファン３０を利用することが可能になる。この結果、本実施形態においては、効率的にチップ２０ａを冷却することが可能である。なお、傾斜面１１ｆに取り付け可能な放熱ファン３０の外形寸法は、傾斜面１１ｆの高さ方向に対する交差角に依存するが、当該交差角は、放熱ファン３０の外形寸法が筐体１１の高さよりも長くなる限りにおいて、種々の角度とすることができる。例えば、３０度以上の傾斜角とすることで、筐体１１の各面を構成する板厚が０．８ｍｍ程度であり、１ＤＩＮサイズの筐体１１に対して、１ＤＩＮサイズの高さ（約５０ｍｍ）以上の外形寸法であり、ファンの軸方向の幅が１０ｍｍ程度の放熱ファン３０を傾斜面１１ｆに取り付けることができる。
【００２３】
さらに、放熱ファン３０が開口部１１ｆ１に取り付けられた状態において、当該放熱ファン３０の高さ方向の上端は位置Ｐ1であり、高さ方向の下端は位置Ｐ2である(図１Ｂ参照）。そして、基板２０の高さ方向の位置は、位置Ｐ1よりも下方であり、位置Ｐ2よりも上方である。従って、基板２０は、放熱ファン３０の高さ方向の上端および下端に挟まれた範囲に存在する。このため、放熱ファン３０は、気流を基板２０の上面のみならず下面にも生成させることができる。この結果、基板２０の上面から下面に回り込む気流を形成させず、傾斜面１１ｆの開口部１１ｆ１と側面１１ｅの通気孔との間をほぼ一定の方向に流れる気流を形成することができ、筐体１１内外での気流を単純化させることができる。この結果、効率的にチップ２０ａを冷却することが可能である。
【００２４】
本実施形態にかかる電子機器１０は、車両に設置される。このため、電子機器１０には、車両に電子機器１０を取り付けるための取付部１２ａ〜１２ｃが設けられている。すなわち、車両には、取付部１２ａ〜１２ｃに対応する位置に位置決めのための突起、穴、ネジ穴が設けられている。図２は、電子機器１０が車両に取り付けられた状態を模式的に示す図である。車両には、電子機器１０を取り付ける取付部３０ａ〜３０ｄが形成されている。取付部３０ａには、筐体１１の前面１１ｃに形成された取付部１２ａが取り付けられ、取付部３０ｂには、筐体１１の前面１１ｃに形成された取付部１２ｂが取り付けられる。
【００２５】
すなわち、取付部１２ａには、２個の穴１２ａ１、１２ａ２が形成されており、取付部３０ａにおいては、一方の穴１２ａ１に対応する位置にネジ穴が形成され、他方の穴１２ａ２に対応する位置に突起が形成されている。電子機器１０を車両に取り付ける際には、取付部３０ａに形成された突起を穴１２ａ２に挿入することによって位置決めが行われ、位置決めが行われた状態でネジを穴１２ａ１および取付部３０ａのネジ穴に挿入することで固定する。取付部１２ｂと取付部３０ｂとの関係も同様であり、位置決めのための突起とネジによって位置決めが行われながら固定される。
【００２６】
本実施形態においては、筐体１１の後面１１ｄにも取付部１２ｃが形成されている。取付部１２ｃは、円筒形の形状であり、円筒の軸がｙ方向を向いた状態で後面１１ｄに取り付けられる。また、後面１１ｄには、後面１１ｄからｙ方向（後方）に向けて延びる複数のコネクタ１３が取り付けられている。コネクタ１３には、ケーブルを接続することが可能である。コネクタ１３には、筐体１１の内部で基板２０から延びるフレキシブルケーブル等のケーブルが接続されており、コネクタ１３を介して基板２０に電力や信号を供給したり、基板２０から信号が外部に供給されたりするように構成されている。
【００２７】
取付部１２ｃは、複数のコネクタ１３のいずれよりも長く、取付部１２ａ，１２ｂを取付部３０ａ，３０ｂに取り付けた状態で、取付部３０ｃ，３０ｄの間の穴に取付部１２ｃを挿入することができる。また、取付部１２ａ，１２ｂを取付部３０ａ，３０ｂに取り付け、取付部３０ｃ，３０ｄの間の穴３０ｅに取付部１２ｃを挿入した状態において、コネクタ１３は、取付部３０ｃ，３０ｄに届かない。従って、コネクタ１３にケーブルを接続した状態で、穴３０ｅに取付部１２ｃを挿入することが可能である。なお、コネクタ１３の数や形状、規格は任意である。
【００２８】
以上のような構成において、取付部１２ａ〜１２ｃは、傾斜面１１ｆ以外の面に形成されている。従って、本実施形態においては、傾斜面１１ｆと傾斜面に対向する側面１１ｅの付近を塞いでしまうほど大型の取付部３０ａ〜３０ｄを設ける必要はない。すなわち、本実施形態にかかる車両においては、図２に示すように、傾斜面１１ｆと側面１１ｅの周囲の多くの領域は空洞になっている。従って、放熱ファン３０の回転によって生成される気流は矢印Ｂのように空洞をスムーズに流れる。この結果、筐体１１の外部で気体がとどまることはなく、効率的に熱交換を行うことができる。
【００２９】
さらに、本実施形態にかかる電子機器１０は、他の装置（電子機器等）と併用され得る。すなわち、車両には複数の電子機器が搭載可能であり、その１個が本発明の一実施形態にかかる電子機器１０である。そして、電子機器１０の周囲に他の装置が配置される場合、本実施形態においては筐体１１の高さ方向に隣接する位置に他の装置が配置される。従って、傾斜面１１ｆや側面１１ｅの周囲を塞ぐことなく他の装置を利用することができ、放熱ファン３０の回転によって生成される気流が矢印Ｂのようにスムーズに流れる状態を維持しながら他の装置を利用することが可能である。
【００３０】
（２）他の実施形態：
以上の実施形態は本発明を実施するための一例であり、他にも種々の実施形態を採用可能である。例えば、基板２０の取付位置は、図１Ｂに示す位置に限定されない。すなわち、図１Ｂにおいては、基板２０が上面１１ａ側ではなく底面１１ｂ側に取り付けられており、底面１１ｂは上面１１ａよりも広いため、図１Ｂのように基板２０を取り付けることにより、広い基板２０を筐体１１に搭載可能である。しかし、基板２０の面積が大きくない電子機器であれば、より狭い領域（例えば、上面１１ａ側）に基板２０が取り付けられていても良い。
【００３１】
さらに、基板２０の構成は、図１Ｂに示す構成に限定されず、高さ方向に平行な基板が筐体１１内に取り付けられても良い。例えば、筐体１１内に設けられた取付部に対して高さ方向に平行な方向に向けて基板が取り付けられても良いし、基板２０のように高さ方向に垂直な基板に設けられたコネクタに対して他の基板が挿入されても良く、種々の構成を採用可能である。
【００３２】
電子機器は、筐体と筐体の内部に取り付けられた基板を備えていればよい。すなわち、電子機器は、基板に形成された回路によって種々の機能を実現することが可能である。むろん、筐体を構成する面にはボタンやタッチパネル等のインタフェースが取り付けられていても良い。
【００３３】
筐体は種々の面を有しており、４個の側面と側面ではない２個の面とを少なくとも有していれば良い。従って、筐体は、上述の実施形態のように６面体であっても良いし、より多数の面を有していても良い。むろん、筐体は直方体であっても良いし、立方体であっても良いし、他の形状であっても良い。側面や側面ではない２個の面は平面であっても良いし、曲面であっても良いし、より複雑な面であっても良い。いずれにしても、側面の少なくとも１個が高さ方向に対して傾斜した傾斜面であれば良い。
【００３４】
傾斜面は、高さ方向に対して傾斜していれば良く、傾斜角は限定されない。すなわち、傾斜面が高さ方向に傾斜していることにより、筐体の高さ以下の外形寸法の放熱ファンではなく、筐体の高さよりも長い外形寸法の放熱ファンが傾斜面に取り付け可能に構成されていれば良い。従って、傾斜面の傾斜角は、必要となる放熱ファンの外形寸法の大きさや空気の流量等に鑑みて種々の値とすることができる。
【００３５】
放熱ファンの外形寸法は、放熱ファンの大きさを測るための指標であれば良く、放熱ファンの口径と一致していても良いし、放熱ファンの口径とほぼ等しい長さ（放熱ファンの周りの枠における直径方向の長さ等）であっても良い。開口部は傾斜面に形成されていれば良く、放熱ファンを筐体の外部に露出させ、放熱ファンが発生させる気流を阻害しない大きさに形成されていれば良い。従って、多くの場合、放熱ファンの口径以上の大きさの開口部となる。なお、上述の実施形態においては、放熱ファンによって効率的に筐体の外部の空気を筐体の内部に導入することができるとして説明したが、むろん、放熱ファンによって効率的に筐体の内部の空気を筐体の外部に排出することができるし、気体の内部への導入と外部への排出との双方が効率的に実施可能であると見なすこともできる。
【００３６】
通気孔は、筐体の内外で気体が流れるように設けられていれば良い。従って、放熱ファンによる気体の移動を阻害しない位置、例えば、放熱ファンが取り付けられた傾斜面に対向する面に少なくとも設けられることが好ましい。むろん、他の面に通気孔が設けられても良いし、傾斜面に通気孔が設けられても追い。また、通気孔の大きさや数、位置等は種々の態様とすることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０…電子機器、１１…筐体、１１ａ…上面、１１ｂ…底面、１１ｂ１…突出部、１１ｃ…前面、１１ｄ…後面、１１ｅ…側面、１１ｆ…傾斜面、１１ｆ１…開口部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ…取付部、１２ａ１，１２ａ２…穴、１３…コネクタ、２０…基板、２０ａ…チップ、２０ｂ…ヒートシンク、３０…放熱ファン、３０ａ〜３０ｄ…取付部、３０ｅ…穴
【図１】
2019080015.tif 000003
【図２】
2019080015.tif 000004