JP5402200B2 - 熱移動機構及び情報機器 - Google Patents

Description

本発明は、熱移動機構及び情報機器に係り、更に詳しくは、基板に実装された発熱部品からの熱を筐体に移動させる熱移動機構及び該熱移動機構を備える情報機器に関する。

従来、自動販売機や券売機などに組み込まれる機器用コントローラなどの情報機器では、基板に実装された電気部品の冷却方法として、例えば冷却ファンなどを用いて電気部品に強制的に冷却空気を供給する強制空冷方式や、電気部品が収容される筐体に開口部を設け、熱せられた空気の上昇気流によって電気部品からの熱を筐体外部へ排熱させる自然空冷方式の冷却方法がよく用いられている。

しかしながら、強制冷却方式では、筐体内に冷却ファンを設ける必要があり、情報機器の大型化を招くとともに、冷却ファン駆動時の騒音により、製品の静音性を確保することが困難となる。また、自然空冷方式では、情報機器を屋外などの環境管理がなされていない場所に設置した場合には、設置環境によって気流が筐体内部からの上昇気流に相反する状態になり、効率的に排熱がされなくなる場合や、開口部から異物が混入するなど、情報機器の品質に悪影響を与える場合がある。

そこで、通風孔がなく、ほぼ密閉されている筐体内に発熱部品が収容されている場合に、発熱部品の熱を筐体に伝えるための熱伝導板を、発熱部品と筐体の間に設けることが考案された（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ところで、近年、情報機器の小型化、薄型化の要求が高くなり、筐体の厚さを厚くすることなく、発熱部品の熱を効率良く放熱することが重要になってきた。

本発明は、第１の観点からすると、基板に実装された発熱部品からの熱を筐体に移動させる熱移動機構であって、前記発熱部品に接触する底面部、前記筐体の一端側に固定される第１の熱伝達部、及び前記筐体の他端側に固定される第２の熱伝達部を有する伝熱板を備え、前記筐体には、前記伝熱板よりも剛性が小さく、前記第１の熱伝達部が固定される支持部が設けられていることを特徴とする熱移動機構である。
本発明は、第２の観点からすると、基板に実装された発熱部品からの熱を筐体に移動させる熱移動機構であって、前記発熱部品に接触する底面部、前記筐体の一端側に固定される第１の熱伝達部、及び前記筐体の他端側に固定される第２の熱伝達部を有する伝熱板を備え、前記筐体の前記一端には、前記他端側に延び、前記第１の熱伝達部が固定される支持部が設けられており、前記支持部には、前記第１の熱伝達部が固定される位置よりも前記一端側に切り欠きが設けられていることを特徴とする熱移動機構である。

本発明の熱移動機構によれば、筐体の厚さを厚くすることなく、発熱部品からの熱を効率良く筐体に移動させることが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、発熱部品が実装されている基板と；前記基板が収容される筐体と；前記発熱部品からの熱を、前記筐体に移動させる本発明の熱移動機構と；を備える情報機器である。

これによれば、情報機器の小型化及び薄型化を促進することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る情報機器の外観を説明するための斜視図である。 図１の情報機器の平面図である。 図３（Ａ）は図１の情報機器の正面図であり、図３（Ｂ）は図１の情報機器の左側面図であり、図３（Ｃ）は図１の情報機器の右側面図であり、図３（Ｄ）は図１の情報機器の背面図である。 筐体の構成を説明するための図である。 筐体の下部カバーを説明するための図である。 筐体の前面パネルを説明するための図である。 筐体の上部カバーを説明するための図である。 メインボードを説明するための図（その１）である。 メインボードを説明するための図（その２）である。 メインボードが筐体の下部カバーに取り付けられた状態を説明するための図である。 メインボードが容体内に収容されている状態を説明するための図（その１）である。 メインボードが容体内に収容されている状態を説明するための図（その２）である。 ＣＦカードカバーを説明するための図である。 伝熱板を説明するための図である。 伝熱板の斜視図である。 図１６（Ａ）は伝熱板の正面図であり、図１６（Ｂ）は伝熱板の平面図である。 伝熱板の取り付け状態を説明するための図である。 前面パネルの延設部を説明するための図である。 図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、それぞれ伝熱板の変形例を説明するための図である。 上部カバーの天板部における、第２の熱伝達部がねじ止めされる穴の周囲の切り欠きを説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１〜図３（Ｄ）には、一実施形態に係る情報機器１００の外観が示されている。

図１は、情報機器１００の斜視図である。図２は、情報機器１００の平面図である。図３（Ａ）は、情報機器１００の正面図であり、図３（Ｂ）は、情報機器１００の左側面図であり、図３（Ｃ）は、情報機器１００の右側面図であり、図３（Ｄ）は、情報機器１００の背面図である。

この情報機器１００は、一例として電子看板に内蔵される情報機器であり、外形が直方体の筐体２００を有している。ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、筐体２００の長手（横幅）方向をＹ軸方向、奥行き方向をＸ軸方向、厚さ（高さ）方向をＺ軸方向として説明する。

この筐体２００は、Ｘ軸方向の長さＤｘが１７６ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＤｙが２６８ｍｍ、Ｚ軸方向の長さＤｚが２５ｍｍである。

筐体２００は、図４に示されるように、上部カバー２１０、下部カバー２３０、及び前面パネル２５０を含んで構成されている。ここでは、上部カバー２１０、下部カバー２３０、及び前面パネル２５０は、いずれもアルマイト処理された板厚１ｍｍのアルミ板を板金加工することによって成形されている。なお、アルミ板に代えて、電気亜鉛めっき鋼板（ＳＥＣＣ）を用いても良い。

下部カバー２３０は、図５に示されるように、底板部２３１、２つの側板部（２３２、２３３）、及び背面パネル部２３４を有している。

底板部２３１は、Ｘ軸方向を短辺、Ｙ軸方向を長辺とする長方形状の部分であり、＋Ｚ側の面上に、中央にねじ穴が形成された複数の円柱状の支柱（高さ５ｍｍ）２３１ａが設けられている。

側板部２３２は、底板部２３１の＋Ｙ側の外縁に沿って＋Ｚ側に折り曲げられた部分である。

側板部２３３は、底板部２３１の−Ｙ側の外縁に沿って＋Ｚ側に折り曲げられた部分である。

背面パネル部２３４は、底板部２３１の＋Ｘ側の外縁に沿って＋Ｚ側に折り曲げられた部分である。

前面パネル２５０は、長手方向をＹ軸方向とする長方形の板状部材であり、複数の開口部が設けられている。また、前面パネル２５０には、図６に示されるように、＋Ｚ側の辺縁の一部に＋Ｘ側に延びる延設部２５０ａが設けられている。この延設部２５０ａには、複数のねじ穴が形成されている。

この前面パネル２５０は、下部カバー２３０の背面パネル部２３４と対向するように、底板部２３１の−Ｘ側端部に嵌合され、各側板部にねじ止めされる。すなわち、下部カバー２３０と前面パネル２５０とによって容体が形成される。

上部カバー２１０は、図７に示されるように、天板部２１１、及び２つの側板部（２１２、２１３）を有している。

天板部２１１は、底板部２３１と同様に、Ｘ軸方向を短辺、Ｙ軸方向を長辺とする長方形状の部分である。この天板部２１１が容体の蓋となる。

側板部２１２は、天板部２１１の＋Ｙ側の外縁に沿って−Ｚ側に折り曲げられた部分である。この側板部２１２は、下部カバー２３０の側板部２３２にねじ止めされる。

側板部２１３は、天板部２１１の−Ｙ側の外縁に沿って−Ｚ側に折り曲げられた部分である。この側板部２１３は、下部カバー２３０の側板部２３３にねじ止めされる。

情報機器１００は、図８及び図９に示されるように、筐体２００内に収容されるメインボード３００を有している。

このメインボード３００には、ＣＰＵ３０１、チップセット３０２、メモリ基板３０３が挿入されるメモリソケット３０４、ＣＦカードが挿入されるカードソケット３０５、シリアル入出力端子３０６、アナログＲＧＢ出力端子３０７、ＵＳＢ端子３０８、ＬＡＮ接続端子３０９、サウンド出力端子３１０、及び複数の電気部品（図示省略）などが実装されている。

ここでは、メモリ基板３０３は、ＤＩＭＭ（Ｄｕａｌ Ｉｎｌｉｎｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｍｏｄｕｌｅ）、すなわち、複数のＤＲＡＭチップをプリント基板上に搭載したメモリモジュールである。

メインボード３００は、図１０に示されるように、下部カバー２３０の支柱２３１ａ上に載置され、ねじ止めされる。すなわち、メインボード３００は、図１１に示されるように、容体内に取り付けられる。

シリアル入出力端子３０６、アナログＲＧＢ出力端子３０７、ＵＳＢ端子３０８、ＬＡＮ接続端子３０９、及びサウンド出力端子３１０は、図１２に示されるように、前面パネル２５０の開口部を介して露出されている。また、図１３に示されるように、背面パネル部２３４のＣＦカードカバーを外すことによって、カードソケット３０５にＣＦカードを着脱できる。

また、情報機器１００は、図１４に示されるように、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱を筐体２００に移動させるための伝熱板４１０を有している。この伝熱板４１０は、アルマイト処理された板厚１．５ｍｍのアルミ板を板金加工することによって成形されている。

伝熱板４１０は、図１５〜図１６（Ｂ）に示されるように、底面部４１０ａ、底面部４１０ａのＸ軸方向の両端から＋Ｚ方向に向かう２つの側壁部（４１０ｂ、４１０ｃ）、底面部４１０ａの−Ｘ側に位置する側壁部４１０ｂの＋Ｚ側端部から−Ｘ方向に延びる第１の熱伝達部４１０ｄ、底面部４１０ａの＋Ｘ側に位置する側壁部４１０ｃの＋Ｚ側端部から＋Ｘ方向に延びる第２の熱伝達部４１０ｅを有している。ここでは、図１６（Ａ）における符号Ｌは１５５ｍｍ、符号Ｌ１は１５ｍｍ、符号Ｌ２は９５ｍｍ、符号Ｌ３は４５ｍｍ、符号Ｌ４は１５ｍｍである。また、図１６（Ｂ）における符号Ｌ５は６０ｍｍである。

底面部４１０ａの−Ｚ側の面には、弾力性を有する厚さ０．５ｍｍの熱伝導シート（放熱シート）４２０が貼り付けられている。

また、底面部４１０ａには、一例として３つの穴が形成されている。底面部４１０ａの各穴には、それぞれ、図１７に示されるように、ばね付の段ねじ４３０が挿入される。各ばね付の段ねじ４３０は、下部カバー２３０の支柱２３１ａに螺合される。このとき、底面部４１０ａは、ばねの弾性力によって、−Ｚ方向に押圧される。そして、熱伝導シート４２０が、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に密着する。

第１の熱伝達部４１０ｄの−Ｘ側端部にはねじ穴が形成されている。そして、上部カバー２１０の天板部２１１の穴に挿入されたねじによって、第１の熱伝達部４１０ｄの−Ｘ側端部は、前面パネル２５０の延設部２５０ａにねじ止めされている。

ここでは、図１８に示されるように、前面パネル２５０の延設部２５０ａは、ねじ穴が形成されている領域の−Ｘ側に、Ｙ軸方向に平行な切り欠きが形成されている。これにより、延設部２５０ａは、伝熱板４１０よりも剛性が小さくなり、ねじ止め時に伝熱板４１０の底面部４１０ａが傾くのを防止することができる。

第２の熱伝達部４１０ｅは、上部カバー２１０の天板部２１１の＋Ｘ側端部近傍にねじ止めされている。

すなわち、伝熱板４１０は、筐体２００のＸ軸方向の両端部近傍で、筐体２００にねじ止めされている。

そこで、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱は、熱伝導シート４２０を介して底面部４１０ａに移動する。そして、底面部４１０ａに移動した熱は、側壁部４１０ｂ及び側壁部４１０ｃに移動する。側壁部４１０ｂに移動した熱は、第１の熱伝達部４１０ｄを介して上部カバー２１０の天板部２１１に移動する。また、側壁部４１０ｃに移動した熱は、第２の熱伝達部４１０ｅを介して上部カバー２１０の天板部２１１に移動する。

本実施形態では、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２の温度が、メーカの推奨温度範囲の上限値を超えることはなかった。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る情報機器１００では、メインボード３００によって本発明の基板が構成されている。そして、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２によって本発明の発熱部品が構成されている。また、ばね付の段ねじ４３０によって本発明の弾性部材が構成され、熱伝導シート４２０によって本発明のシート部材が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る情報機器１００によると、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２が実装されたメインボード３００、該メインボード３００が収容される筐体２００、メインボード３００に実装されたＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱を、筐体２００に移動させる伝熱板４１０を備えている。

伝熱板４１０は、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に接触する底面部４１０ａ、筐体２００の−Ｘ側の端部近傍にねじ止めされる第１の熱伝達部４１０ｄ、及び筐体２００の＋Ｘ側の端部近傍にねじ止めされる第２の熱伝達部４１０ｅを有している。

そこで、筐体２００の厚さを厚くすることなく、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱を効率良く筐体２００に移動させることができ、情報機器１００の小型化及び薄型化を促進することが可能となる。

また、底面部４１０ａの−Ｚ側の面には、弾力性を有する熱伝導シート４２０が貼り付けられている。この場合には、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱を更に効率良く筐体２００に移動させることが可能となる。

また、ばねの弾性力によって、底面部４１０ａを−Ｚ方向に押圧している。これにより、熱伝導シート４２０を、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に密着させることができ、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２からの熱を更に効率良く筐体２００に移動させることが可能となる。

また、第１の熱伝達部４１０ｄは、伝熱板４１０よりも剛性が小さい前面パネル２５０の延設部２５０ａにねじ止めされている。これにより、ねじ止め時に伝熱板４１０の底面部４１０ａが傾くのを防止することができる。すなわち、均一な力で底面部４１０ａをＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に押し付けることができる。

なお、上記実施形態では、伝熱板４１０の底面部４１０ａに３つの穴が形成されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図１９（Ａ）に示されるように、４つの穴が形成されていても良いし、図１９（Ｂ）に示されるように、６つの穴が形成されていても良い。また、穴の位置も上記実施形態の位置に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、発熱部品がＣＰＵ３０１とチップセット３０２の２つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、情報機器として、電子看板に内蔵される情報機器について説明したが、これに限定されるものではない。発熱部品が実装された基板が筐体内に収容されている情報機器であれば、本発明の熱移動機構を用いることにより、情報機器の小型化及び薄型化を促進することが可能となる。

また、上記実施形態において、伝熱板４１０の底面部４１０ａに放熱用のフィンが形成されていても良い。

また、上記実施形態において、図２０に示されるように、上部カバー２１０の天板部２１１における、第２の熱伝達部４１０ｅをねじ止めするための穴２１１ａの周囲の一部に切り欠きを設け、第２の熱伝達部４１０ｅがねじ止めされる部分の剛性を伝熱板４１０の剛性よりも小さくしても良い。この場合には、更に均一な力で底面部４１０ａをＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に押し付けることができる。

また、上記実施形態における伝熱板４１０の寸法は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、底面部４１０ａの−Ｚ側の面が、ＣＰＵ３０１及びチップセット３０２に十分密着する場合には、前記熱伝導シート４２０はなくても良い。

以上説明したように、本発明の熱移動機構によれば、筐体の厚さを厚くすることなく、発熱部品からの熱を効率良く筐体に移動させるのに適している。また、本発明の情報機器によれば、小型化及び薄型化を促進するのに適している。

１００…情報機器、２００…筐体、２１０…上部カバー（蓋）、２３０…下部カバー（容体の一部）、２３１…底板部、２３２…側板部、２３３…側板部、２３４…背面パネル部、２５０…前面パネル（前面パネル部）、２５０ａ…延設部（支持部）、３００…メインボード（基板）、３０１…ＣＰＵ（発熱部品）、３０２…チップセット（発熱部品）、４１０…伝熱板、４１０ａ…底面部、４１０ｄ…第１の熱伝達部、４１０ｅ…第２の熱伝達部、４２０…熱伝導シート（シート部材）、４３０…ばね付の段ねじ（弾性部材）。

特開２００７−１８８９９８号公報 特開２００８−２８８２３３号公報

Claims (10)

1. 基板に実装された発熱部品からの熱を筐体に移動させる熱移動機構であって、
   前記発熱部品に接触する底面部、前記筐体の一端側に固定される第１の熱伝達部、及び前記筐体の他端側に固定される第２の熱伝達部を有する伝熱板を備え、
   前記筐体には、前記伝熱板よりも剛性が小さく、前記第１の熱伝達部が固定される支持部が設けられていることを特徴とする熱移動機構。
2. 基板に実装された発熱部品からの熱を筐体に移動させる熱移動機構であって、
   前記発熱部品に接触する底面部、前記筐体の一端側に固定される第１の熱伝達部、及び前記筐体の他端側に固定される第２の熱伝達部を有する伝熱板を備え、
   前記筐体の前記一端には、前記他端側に延び、前記第１の熱伝達部が固定される支持部が設けられており、
   前記支持部には、前記第１の熱伝達部が固定される位置よりも前記一端側に切り欠きが設けられていることを特徴とする熱移動機構。
3. 前記筐体は、前記基板が取り付けられる容体、及び該容体の蓋を有し、
   前記容体に、前記第１の熱伝達部が固定される前記支持部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱移動機構。
4. 前記容体は、底板部、２つの側板部、前面パネル部、及び背面パネル部を有し、
   前記支持部は、前記前面パネル部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱移動機構。
5. 前記第２の熱伝達部は、前記筐体の蓋に固定されることを特徴とする請求項３又は４に記載の熱移動機構。
6. 前記筐体の蓋における前記第２の熱伝達部が固定される部分は、前記伝熱板よりも剛性が小さいことを特徴とする請求項５に記載の熱移動機構。
7. 前記底面部は、前記基板を挟んで前記容体の底板部に固定されることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の熱移動機構。
8. 前記底面部を前記発熱部品に押し付けるための弾性部材を更に備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱移動機構。
9. 前記底面部は、弾力性及び熱伝導性を有するシート部材を介して前記発熱部品に接触することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱移動機構。
10. 発熱部品が実装されている基板と；
    前記基板が収容される筐体と；
    前記発熱部品からの熱を、前記筐体に移動させる請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱移動機構と；を備える情報機器。

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