図面 (/)

技術 放熱構造

出願人 NECプラットフォームズ株式会社
発明者 八木孝浩
出願日 2019年3月18日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-050128
公開日 2020年9月24日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-155478
状態 特許登録済
技術分野 電気装置の冷却等
主要キーワード 筐体外郭 熱移動経路 共通形状 周囲部品 放熱分 放熱状態 人体接触 熱伝導グリス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年9月24日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

放熱効率を向上させるとともに、筐体表面温度分布を調節することができる放熱構造を提供する。

解決手段

内部に発熱源102を収容する筐体200に配置される放熱構造300であって、互いに対向する天面部213、223を備え、天面部213は配列された複数の凹形状213B、213C、213D,213E、213Fを備え、天面部223は配列された複数の凹形状223B、223C、223D,223E、223Fを備え、天面部213の凹形状213B、213C、213D,213E、213Fは、天面部223の凹形状223B、223C、223D,223E、223Fと対向しており、凹形状213D,213E、213Fには排気口213Aが形成されており、凹形状223C、223D,223E、223Fには排気口223Aが形成されている。

概要

背景

一般的に、筐体の内部に発熱源を有する装置は、発熱源自身やその周囲部品等、一定以上の高温許容されない部品群エリアの温度を抑制するため、放熱構造を備えている。当該放熱構造は、発熱源等の発熱部の熱を筐体内部の空気へ対流熱伝達により放熱する。具体的には、当該放熱構造は、ヒートシンク等の放熱効率を高める部品を介して、若しくは、放熱経路拡散・調節したりする部品を介して、又は直接的に、温度抑制箇所の温度を下げる。

発熱部から受熱し高温となった筐体内部空気の熱は、隣接する筐体外郭内面へ対流熱伝達により放熱される。筐体内部空気から受熱した筐体外郭の熱は、筐体外郭内の熱伝導を経て筐体外郭表面から筐体外部空気へ放熱される。

また、温度抑制箇所の温度を更に下げるために、筐体外郭に通風孔を設けて換気するという、空気の移動による熱移動経路を付加する方法が一般的である。このような自然空冷では基本的に、熱源に対して重力方向下方に位置する穴から吸気され、熱源から受熱し、同上方に位置する穴から排気されるという空気の流れが形成される。そのため、この対流による放熱をさらに促して効率を高めるためには、空気の流入・流出量を増やせば良い。即ち、穴が多い方、また、穴のサイズが大きい方が筐体外部空気への放熱量も多くなると言える。

しかし、筐体の排気穴周辺は、空気からの対流熱伝達による受熱が増すため、排気穴が無い場合と比較してより高温になる。一般的に、筐体表面使用形態や安全上の配慮により装置毎に許容温度が定められている。そのため、排気穴周辺の高温局所が定められた許容温度以下となるように抑えなければならない。

一方、筐体表面から筐体外部空気への対流熱伝達による放熱効率を最大化するためには、定められた許容温度を超過しない範囲内で筐体表面が出来る限り高温且つ均一的な温度分布となっている状態が望ましい。

特許文献1には、TV受信機リアキャビネットの下部及び上部に複数の穴を備える放熱部を形成した筐体が記載されている。また、特許文献1に記載のリアキャビネットは、上方に向かうにつれて前方に傾斜している。そのため、特許文献1では、リアキャビネットの当該傾斜部で凹部を複数形成し、当該凹部に排気用の穴を設けることにより、穴の大きさが均一となるようにし、均一に放熱されるようにしている。

概要

放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供する。内部に発熱源102を収容する筐体200に配置される放熱構造300であって、互いに対向する天面部213、223を備え、天面部213は配列された複数の凹形状213B、213C、213D,213E、213Fを備え、天面部223は配列された複数の凹形状223B、223C、223D,223E、223Fを備え、天面部213の凹形状213B、213C、213D,213E、213Fは、天面部223の凹形状223B、223C、223D,223E、223Fと対向しており、凹形状213D,213E、213Fには排気口213Aが形成されており、凹形状223C、223D,223E、223Fには排気口223Aが形成されている。

目的

本発明の目的は、放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

内部に発熱源を収容する筐体に配置される放熱構造であって、互いに対向する複数の構成部材を備え、前記構成部材は、配列された複数の凹形状を備え、一の前記構成部材の複数の前記凹形状のうち少なくとも一部は、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の少なくとも一部と対向しており、複数の前記凹形状のうち少なくとも一部には、排気口が形成されている、放熱構造。

請求項2

複数の前記凹形状のサイズ及び形状の少なくとも一方は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項1に記載の放熱構造。

請求項3

前記構成部材における複数の前記凹形状の配列は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項1又は2に記載の放熱構造。

請求項4

複数の前記凹形状に設けられる前記排気口の形状、数、及び、配置の少なくとも1つは、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項1乃至3の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項5

一の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部と、当該一の前記構成部材の複数の前記凹形状の前記底面部と対向する、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部との距離は、少なくとも前記凹形状と前記発熱源との距離に応じて、決定されている、請求項1乃至4の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項6

複数の前記凹形状の深さは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって浅く又は深くなる、請求項1乃至5の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項7

複数の前記凹形状に設けられる前記排気口の数は、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって多く又は少なくなる、請求項1乃至6の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項8

複数の前記凹形状に設けられる前記排気口のサイズは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって大きく又は小さくなる、請求項1乃至7の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項9

一の前記構成部材に設けられる複数の前記排気口のうち少なくとも一部の位置は、他の前記構成部材に設けられる複数の前記排気口の少なくとも一部の位置と異なっており、一の前記構成部材に設けられる前記排気口の位置と他の前記構成部材に設けられる前記排気口の位置とのズレは、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって小さく又は大きくなる、請求項1乃至8の何れか一項に記載の放熱構造。

請求項10

一の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部と、当該一の前記構成部材の複数の前記凹形状の前記底面部と対向する、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の底面部との距離は、前記発熱源の直上近傍から離れるにしたがって狭く又は広くなる、請求項1乃至9の何れか一項に記載の放熱構造。

技術分野

0001

本発明は、発熱源を収容する筐体放熱構造に関する。

背景技術

0002

一般的に、筐体の内部に発熱源を有する装置は、発熱源自身やその周囲部品等、一定以上の高温許容されない部品群エリアの温度を抑制するため、放熱構造を備えている。当該放熱構造は、発熱源等の発熱部の熱を筐体内部の空気へ対流熱伝達により放熱する。具体的には、当該放熱構造は、ヒートシンク等の放熱効率を高める部品を介して、若しくは、放熱経路拡散・調節したりする部品を介して、又は直接的に、温度抑制箇所の温度を下げる。

0003

発熱部から受熱し高温となった筐体内部空気の熱は、隣接する筐体外郭内面へ対流熱伝達により放熱される。筐体内部空気から受熱した筐体外郭の熱は、筐体外郭内の熱伝導を経て筐体外郭表面から筐体外部空気へ放熱される。

0004

また、温度抑制箇所の温度を更に下げるために、筐体外郭に通風孔を設けて換気するという、空気の移動による熱移動経路を付加する方法が一般的である。このような自然空冷では基本的に、熱源に対して重力方向下方に位置する穴から吸気され、熱源から受熱し、同上方に位置する穴から排気されるという空気の流れが形成される。そのため、この対流による放熱をさらに促して効率を高めるためには、空気の流入・流出量を増やせば良い。即ち、穴が多い方、また、穴のサイズが大きい方が筐体外部空気への放熱量も多くなると言える。

0005

しかし、筐体の排気穴周辺は、空気からの対流熱伝達による受熱が増すため、排気穴が無い場合と比較してより高温になる。一般的に、筐体表面使用形態や安全上の配慮により装置毎に許容温度が定められている。そのため、排気穴周辺の高温局所が定められた許容温度以下となるように抑えなければならない。

0006

一方、筐体表面から筐体外部空気への対流熱伝達による放熱効率を最大化するためには、定められた許容温度を超過しない範囲内で筐体表面が出来る限り高温且つ均一的な温度分布となっている状態が望ましい。

0007

特許文献1には、TV受信機リアキャビネットの下部及び上部に複数の穴を備える放熱部を形成した筐体が記載されている。また、特許文献1に記載のリアキャビネットは、上方に向かうにつれて前方に傾斜している。そのため、特許文献1では、リアキャビネットの当該傾斜部で凹部を複数形成し、当該凹部に排気用の穴を設けることにより、穴の大きさが均一となるようにし、均一に放熱されるようにしている。

先行技術

0008

国際公開第2014/192764号

発明が解決しようとする課題

0009

しかしながら、特許文献1に記載の筐体では、発熱源から排気穴までの距離の違いによる温度分布等を考慮しておらず、筐体表面において局所的に高温な部分が発生する可能性がある。
上述のように、排気穴を多数配置することに伴って筐体表面に局所的な高温領域が発生してしまうことと、筐体表面の温度分布を均一化することとのバランス高次元で調節することは難しかった。そのため、発熱源を筐体内部に有する装置にとって最適な放熱状態を実現することが困難であった。

0010

本発明の目的は、放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供することである。

課題を解決するための手段

0011

本発明の第1の態様に係る放熱構造は、内部に発熱源を収容する筐体に配置される放熱構造であって、互いに対向する複数の構成部材を備え、前記構成部材は、配列された複数の凹形状を備え、一の前記構成部材の複数の前記凹形状のうち少なくとも一部は、他の前記構成部材の複数の前記凹形状の少なくとも一部と対向しており、複数の前記凹形状のうち少なくとも一部には、排気口が形成されている。

発明の効果

0012

本発明により、放熱効率を向上させるとともに、筐体表面の温度分布を調節することができる放熱構造を提供することができる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施の形態1に係る放熱構造を有する筐体を示す斜視図である。
本発明の実施の形態1に係る放熱構造を有する筐体を示す断面図である。
本発明の実施の形態1の変形例1に係る放熱構造について説明する断面図である。
本発明の実施の形態1の変形例2に係る放熱構造について説明する断面図である。
本発明の実施の形態1の変形例3に係る放熱構造について説明する断面図である。
本発明の実施の形態1の変形例4に係る放熱構造について説明する断面図である。

実施例

0014

実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は、実施の形態1に係る放熱構造300を備える筐体200を示す斜視図である。図1では、筐体200が部分的に切断され、筐体200の内部が部分的に示されている。図2は、実施の形態1に係る放熱構造300を備える筐体200を示す断面図である。具体的には、図2は、筐体200を図1に示すII−II切断線で切断した断面を第1の筐体部の側面部212側から見た断面図である。なお、本明細書において、X軸方向を筐体200の左右方向とし、Y軸方向を筐体200の上下方向とし、Z軸方向を筐体200の前後方向とする。

0015

図1に示すように、筐体200は、発熱源102を搭載した基板101を収容する。発熱源102は、筐体200の内部に配置され自ら発熱する部品であり、例えば、基板101上に搭載される電子部品等の他、モータのようなデバイス等である。本明細書では、発熱源102として、基板101上に搭載された形態をとるものを例に挙げて説明する。また、本明細書では、説明簡略化のため、筐体200内に1つの発熱源102が存在する例を説明するが、筐体200内に発熱源102は複数収容されていてもよい。また、筐体200内には、ヒートシンク様式の部材が配置されていてもよく、発熱源102と当該ヒートシンク様の部材との間に、伝熱性シート熱伝導グリス等が配置されていてもよい。また、基板101は、Y−Z平面に実質的に平行となるように、筐体200の内部に収容されている。また、発熱源102は、基板101の第1の筐体部210(後述)の側面部212側の表面上に搭載されている。

0016

筐体200は、通常、複数の部材で構成されており、当該複数の部材が組み立てられることにより、筐体200が形成される。本実施の形態1では、第1の筐体部210と、第2の筐体部220とを備える。換言すれば、筐体200は、第1の筐体部210と第2の筐体部220とが組み合わされることにより、筐体200が形成される。また、第1の筐体部210は、筐体200のX軸の+側を構成し、第2の筐体部220は、筐体200のX軸の−側を構成する。

0017

第1の筐体部210は、底面部211、Y−Z平面に実質的に平行な側面部212、天面部213、X−Y平面に実質的に平行な2つの側面部214、215を備えている。また、側面部214は、側面部212及び天面部213の前側(Z軸の−側)に設けられており、側面部215は、と後側(Z軸の+側)とに設けられている。また、側面部214及び側面部215は、側面部212から第2の筐体部220の側面部222に亘って延出している。また、天面部213は、側面部212から第2の筐体部220の側面部222に亘って延出している。
また、側面部212の下部には、複数の吸気口212Aが形成されている。また、側面部212の上部には、複数の排気口212Bが形成されている。また、天面部213には、複数の排気口213Aが形成されている。

0018

第2の筐体部220は、底面部221、Y−Z平面に実質的に平行な側面部222、天面部223を備えている。すなわち、側面部222は、第1の筐体部210の側面部212と対向している。また、天面部223は、側面部222から第1の筐体部210の側面部212に亘って延出している。また、第2の筐体部220の天面部223は、第1の筐体部210の天面部213よりも下側(Y軸の−側)に位置している。
また、側面部222の下部には、複数の吸気口222Aが形成されている。また、側面部222の上部には、複数の排気口222Bが形成されている。また、天面部223には、複数の排気口223Aが形成されている。

0019

放熱構造300は、内部に発熱源102を収容する筐体200に配置される。具体的には、互いに対向する複数の構成部材としての第1の筐体部210の天面部213、第2の筐体部220の天面部223を備える。なお、放熱構造300は、第1の筐体部210の天面部213及び第2の筐体部220の天面部223以外の構成を備えていてもよい。

0020

第1の筐体部210の天面部213は、配列された複数の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fを備えている。具体的には、第1の筐体部210の天面部213は、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって段階的に高くなるように複数の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fを備えている。
より具体的には、凹形状213B、213C、213D、213E、213Fは、発熱源102の直上から第1の筐体部210のZ軸の−側の端部及びZ軸の+側の端部に向かって、この順に、配置されている。また、凹形状213Bと凹形状213Cの深さは同じであり、凹形状213D、213E、213Fより深い。凹形状213D、213E、213Fの深さは、この順に浅くなっている。
また、複数の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fのうち少なくとも一部には、排気口213Aが形成されている。具体的には、図1及び図2に示す例では、天面部213に設けられる複数の排気口213Aは、凹形状213D、213E、213Fの底面部に設けられている。

0021

第2の筐体部220の天面部223は、配列された複数の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fを備えている。具体的には、第2の筐体部220の天面部223は、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって段階的に高くなるように複数の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fを備えている。
具体的には、凹形状223B、223C、223D、223E、223Fは、発熱源102の直上から第2の筐体部220のZ軸の−側の端部及びZ軸の+側の端部に向かって、この順に、配置されている。凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの深さは、この順に浅くなっている。
また、複数の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fのうち少なくとも一部には、排気口223Aが形成されている。具体的には、図1及び図2に示す例では、天面部223に設けられる複数の排気口223Aは、凹形状223C、223D、223E、223Fの底面部に設けられている。

0022

また、第1の筐体部210の天面部213の複数の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fのうち少なくとも一部は、第2の筐体部220の天面部223の複数の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの少なくとも一部と対向している。
具体的には、図1及び図2に示す例では、第1の筐体部210の凹形状213Bと第2の筐体部220の凹形状223Bとは対向している。換言すれば、第1の筐体部210の凹形状213BのZ軸方向の位置と第2の筐体部220の凹形状223BのZ軸方向の位置とは実質的に同じ位置である。
同様に、第1の筐体部210の凹形状213Cと第2の筐体部220の凹形状223Cとは対向している。また、第1の筐体部210の凹形状213Dと第2の筐体部220の凹形状223Dとは対向している。また、第1の筐体部210の凹形状213Eと第2の筐体部220の凹形状223Eとは対向している。また、第1の筐体部210の凹形状213Fと第2の筐体部220の凹形状223Fとは対向している。

0023

また、凹形状213D、213E、213Fに設けられる排気口213Aの数は、この順に多くなっている。換言すれば、天面部213において、凹形状213D、213E、213Fに設けられる排気口213Aの数は、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって、多くなっている。図2に示す例では、凹形状213E、213Fに設けられる排気口213Aの数は、凹形状213Dに設けられる排気口213Aの数より多くなっている。

0024

また、凹形状223D、223E、223Fに設けられる排気口223Aの幅(Z軸に平行な長さ)は、この順に広くなっている。換言すれば、天面部223において、凹形状223D、223E、223Fに設けられる排気口223Aの幅は、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって、広くなっている。

0025

また、凹形状213Dに設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と、凹形状223Dに設けられる排気口223AのZ軸方向の位置は異なっている。
また、凹形状213Eに設けられる複数の排気口213Aの少なくとも一部と、凹形状223Eの排気口223Aの少なくとも一部とは、少なくともZ軸方向において、重なる位置に設けられている。
また、凹形状213Fに設けられる排気口213Aは、少なくともZ軸方向において、凹形状223Fの排気口223Aと重なる位置に設けられている。
換言すれば、天面部213に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と天面部223に設けられる排気口223AのZ軸方向の位置とのズレは、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって、小さくなっている。

0026

なお、上述した放熱構造300の構造は一例であり、凹形状213B、213C、213D、213E、213F及び凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの数、形状、位置等、並びに、排気口213A及び排気口223Aの数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体200の表面(本実施の形態1では天面)の温度分布を均一化する等、自在な温度調節を行うことができる。

0027

次に、本実施の形態1に係る放熱構造における熱の伝わり方について説明する。ここで、説明のため、図2に示すように、発熱源102と放熱構造300との間において、Z軸方向において凹形状213B、223Bが位置する領域を第1の領域R1、凹形状213C、223Cが位置する領域を第2の領域R2、凹形状213D、223Dが位置する領域を第3の領域R3、凹形状213E、223Eが位置する領域を第4の領域R4、凹形状213F、223Fが位置する領域を第5の領域R5と設定する。すなわち、第1の領域R1は、発熱源102の直上近傍に位置し、筐体200内の空気が最も高温となる領域である。また、第5の領域R5は、発熱源102から最も離れており、筐体200内の空気が相対的に低温となる領域である。

0028

筐体200内において、発熱源102の熱は熱伝導によって基板101に移動し、基板101は温められる。また、発熱源102及び温められた基板101によって筐体200内の空気が温められた結果、筐体200内には、自然対流が発生し、筐体200の上層域は高温であり、下層域は低温である状態となる。また、第1の筐体部210の下部に設けられた複数の吸気口212A、及び、第2の筐体部220の下部に設けられた複数の吸気口222Aから筐体200の内部へと吸気された空気も、発熱源102及び温められた基板101から熱を受け取ることにより温められる。そして、主に発熱源102によって温められた空気は、筐体200の内面等に対流熱伝達によって放熱しつつ、浮力によって上昇し、放熱構造300を構成する凹形状213B、213C、213D、213E、213F及び凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの底面にぶつかる。そして、凹形状213B、213C、213D、213E、213F及び凹形状223B、223C、223D、223E、223Fは、筐体200の内部の空気から筐体200への伝熱量を調節する役割を果たし、筐体200の表面の温度分布を予め定められた規格上限付近の温度で均一化する。

0029

第1の領域R1は、発熱源102の直上近傍に位置し、筐体200内の空気が最も高温となる領域である。そのため、第1の領域R1に位置する凹形状223Bには排気口223Aが設けられておらず、高温の気流が直接凹形状213Bの底面部に接触しないようになっている。さらに、第1の領域R1の凹形状213Bの底面部と凹形状223Bの底面部との距離は、他の領域R2〜R5の凹形状213C、213D、213E、213Fの底面部と凹形状223C、223D、223E、223Fの底面部との距離より広くなっている。これにより、主に発熱源102によって温められ上昇した空気からの伝熱によって温められた凹形状223Bの底面部の熱が凹形状213Bの底面部に伝達しにくくなっている。さらに、第1の領域R1の凹形状213Bは、他の領域R3〜R5の凹形状213D、213E、213Fよりも深い。これにより、第1の領域R1の凹形状213Bの底面部に伝達された熱が熱伝導によって筐体200の天面部(第1の筐体部210の天面部213)の表面まで伝わりにくくしている。これにより、第1の領域R1において、筐体200の表面温度が規格上限の温度付近に収まるようになっている。

0030

主に発熱源102によって温められ上昇し、第2の領域R2の凹形状223Cの底面部にぶつかる空気の温度は、第1の領域R1の凹形状223Bの底面部にぶつかる空気の温度よりも低くなっている。そのため、第2の領域R2の凹形状223Cの底面部には排気口223Aが設けられ、凹形状223Cの底面部に到達した空気の少なくとも一部が凹形状213Cの底面部に直接到達するようになっている。また、第2の領域R2の凹形状213Cの底面部と凹形状223Cの底面部との距離は、第1の領域R1の凹形状213Bの底面部と凹形状223Bの底面部との距離より狭くなっている。そのため、第2の領域R2の凹形状223Cと凹形状213Cとの間では、第1の領域R1の凹形状223Bと凹形状213Bとの間より、熱が伝わりやすくなっている。これにより、第1の領域R1の凹形状223Bの底面部に到達する空気と第2の領域R2の凹形状223Cの底面部に到達する空気との温度差の分、第2の領域R2の凹形状223Cと凹形状213Cとの間で熱が伝わりやすくしている。そのため、第2の領域R2において、筐体200の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

0031

第3の領域R3の凹形状223Dの底面部には第2の領域R2の凹形状223Cと同様に排気口223Aが設けられており、凹形状223Dの底面部に到達した空気の少なくとも一部が凹形状213Dの底面部に直接到達するようになっている。また、第3の領域の凹形状213Dの底面部にも排気口213Aが設けられている。一方、凹形状213Dに設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と、凹形状223Dに設けられる排気口223AのZ軸方向の位置は異なっている。このように、排気口213Aの位置と排気口223Aの位置とをずらすことにより、排気口223Aを通過した空気がそのまま排気口213Aを通過しないようにしている。これにより、第2の領域R2の凹形状223Cの底面部に到達する空気と第3の領域R3の凹形状223Dの底面部に到達する空気との温度差の分、第3の領域R3の凹形状223Dと凹形状213Dとの間で熱が伝わりやすくしつつ、筐体200の表面に熱が伝わりにくくしている。そのため、第3の領域R3において、筐体200の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

0032

第4の領域R4の凹形状223Eの底面部に設けられた排気口223Aの幅は、第3の領域R3の凹形状223Dの底面部に設けられた排気口223Aの幅よりも広くなっている。また、第4の領域の凹形状213Eの底面部に設けられた排気口213Aの数は、第3の領域の凹形状213Dの底面部に設けられた排気口213Aの数よりも多くなっている。そして、凹形状213Eに設けられる複数の排気口213Aの少なくとも一部と、凹形状223Eの排気口223Aの少なくとも一部とは、少なくともZ軸方向において、重なる位置に設けられている。そのため、第4の領域R4において、排気口223Aを通過した空気の少なくとも一部がそのまま排気口213Aを通過するようになっている。これにより、第3の領域R3の凹形状223Dの底面部に到達する空気と第4の領域R4の凹形状223Eの底面部に到達する空気との温度差の分、第4の領域R4の凹形状223Eと凹形状213Eとの間で熱が伝わりやすくている。そのため、第4の領域R4において、筐体200の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

0033

第5の領域R5は、発熱源102から最も離れており、筐体200内の空気が相対的に低温となる領域である。そのため、第5の領域R5の凹形状223Fの深さ及び凹形状213Fの深さは最も浅く、図2に示す例では、深さがない。さらに、第5の領域R5の凹形状223Fの底面部に設けられる排気口223Aの幅は、第4の領域R4の凹形状223Eの底面部に設けられる排気口223Aの幅よりも広く、図2に示す例では、排気口223Aは、凹形状213Fの底面部に設けられる全ての排気口213Aと重複している。そのため、第5の領域R5において、排気口223Aを通過した空気は、そのまま排気口213Aを通過するようになっている。これにより、第4の領域R4の凹形状223Eの底面部に到達する空気と第5の領域R5の凹形状223Fの底面部に到達する空気との温度差の分、第5の領域R5の凹形状223Fと凹形状213Fとの間で熱が伝わりやすくている。そのため、第5の領域R5において、筐体200の表面温度が規格上限の温度付近となるように調節されている。

0034

以上に説明した実施の形態1に係る放熱構造300によれば、天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213F及び天面部213に対向する天面部223の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの数、形状、位置等、並びに、排気口213A及び排気口223Aの数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体200の表面の温度分布を調節することができる放熱構造300を提供することができる。

0035

また、第1の筐体部210の天面部213において、凹形状213Bと凹形状213Cの深さは同じであり、凹形状213D、213E、213Fより深い。また、凹形状213D、213E、213Fの深さは、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって浅くなっている。
また、第2の筐体部220の天面部223において、凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの深さは、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって浅くなっている。
これにより、第2の筐体部220の天面部223の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの底面部と、第1の筐体部210の天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの底面部との距離を調節することができる。そのため、第2の筐体部220の天面部223の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの底面部から第1の筐体部210の天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの底面部への伝熱を、筐体200内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。
また、第1の筐体部210の天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの深さを調節することにより、当該凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの底面部から筐体200の表面への伝熱を、筐体200内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

0036

また、第1の筐体部210の天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fに設けられる排気口213Aの数は、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって多くなっている。
これにより、凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの底面部に到達した空気からの筐体200の天面部の伝熱量を、筐体200内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

0037

また、第2の筐体部220の天面部223の凹形状223B、223C、223D、223E、223Fに設けられる排気口223Aのサイズは、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって大きくなっている。
これにより、主に発熱源102によって温められ上昇し、凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの底面部に到達した空気が、第1の筐体部210の天面部213の凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの底面部に到達する度合いを、筐体200内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

0038

また、天面部213に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と天面部223に設けられる排気口223AのZ軸方向の位置とのズレは、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって、小さくなっている。
これにより、第2の筐体部220の天面部223の凹形状223D、223E、223Fの排気口223Aを通過した空気が、直接、第1の筐体部210の天面部213の凹形状213D、213E、213Fの排気口213Aを通過する量や流速を、筐体200内の空気の温度分布に合わせて、調節することができる。

0039

次に、図3乃至図6を参照しながら、本実施の形態1に係る放熱構造300の変形例について説明する。図3乃至図6は、変形例に係る放熱構造300を構成する天面部213に設けられる凹形状213B、213C、213D、213E、213Fを代表する凹形状213Xと、天面部223に設けられる凹形状223B、223C、223D、223E、223Fを代表する凹形状223Xとを示す断面図である。

0040

上記実施の形態1では、凹形状213X及び凹形状223Xの深さ、排気口213A及び排気口223Aのサイズ、排気口213A及び排気口223Aの数、排気口213AのZ軸方向の位置と排気口223AのZ軸方向の位置とのズレ量、凹形状213Xの底面部と223Xの底面部との距離といった各パラメータが、全て、発熱源102の直上近傍から離れるにしたがって熱が天面部213へより伝わりやすい方向に調整されていた。しかし、凹形状213X及び凹形状223Xの各パラメータの調整の仕方は、上記実施の形態1に限定されるものではない。互いに対向する凹形状213Xと凹形状223Xとの組み合わせ毎に、個別に、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータと、熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータとを組み合わせることによって、より細かい調整が可能となる。以下の変形例1〜4では、凹形状213X及び凹形状223Xの各パラメータの調整の他の例を示す。

0041

図3乃至図6に示す変形例1〜4では、凹形状213X及び凹形状223Xの発熱源102からの距離、凹形状223Xの底面部付近の空気の温度等、凹形状213X及び凹形状223Xの位置や周囲に関する条件は同一である。そして、変形例1〜4は、凹形状213X及び凹形状223Xのそれぞれの上記パラメータを個別に熱が伝わりやすい方向又は熱が伝わりにくい方向に調整することによって、天面部213の温度が同じになるように調整する例である。

0042

変形例1
図3は、実施の形態1の変形例1に係る放熱構造300Aを示す。変形例1に係る放熱構造300Aでは、凹形状213Xの底面部に2つの排気口213Aが形成されている。また、凹形状223Xの底面部に3つの排気口223Aが形成されている。また、凹形状213Xの底面部に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と、凹形状223Xの底面部に設けられる排気口223AのZ軸方向の位置とは、異なっている。また、凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との間には、所定の距離だけ離間している。

0043

変形例2
図4は、実施の形態1の変形例2に係る放熱構造300Bを示す。変形例2に係る放熱構造300Bでは、変形例2の凹形状213Xの底面部に形成された排気口213Aのサイズは、変形例1の凹形状213Xの底面部に形成された排気口213Aのサイズより小さくなっている。また、変形例2の凹形状213Xの底面部に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置と、凹形状223Xの底面部に設けられる排気口223AのZ軸方向の位置とは、変形例1と同様に、異なっている。また、変形例2の凹形状213Xの深さは、変形例1の凹形状の213Xの深さよりも浅くなっている。一方で、変形例2の凹形状223Xの形状及び排気口223Aの数及びサイズは、変形例1の凹形状223Xと同じとなっている。そのため、変形例2の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離は、変形例1の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離より広くなっている。すなわち、変形例2では、変形例1と比べて、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータ(凹形状213Xの深さ)と、熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータ(排気口213Aのサイズ、及び、凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離)とが組み合わされている。これにより、変形例2に係る放熱構造300Bでは、最終的に、天面部213に伝わる熱や温度が、変形例1に係る放熱構造300Aと同様となるように調整されている。

0044

変形例3
図5は、実施の形態1の変形例3に係る放熱構造300Cを示す。変形例3に係る放熱構造300Cでは、凹形状213Xの底面部に、変形例2の排気口213Aと同じサイズを有する1つの排気口213Aが形成されている。また、凹形状213Xの底面部に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置は、凹形状223Xの底面部に設けられる排気口223Aのうち中央の排気口223AのZ軸方向の位置と、同じになっている。また、変形例3の凹形状213Xの深さは、変形例2の凹形状の213Xの深さよりもさらに浅くなっている。一方で、変形例3の凹形状223Xの形状及び排気口223Aの数及びサイズは、変形例1及び変形例2の凹形状223Xと同じとなっている。そのため、変形例3の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離は、変形例2の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離よりさらに広くなっている。すなわち、変形例3では、変形例1及び変形例2と比べて、熱がさらに伝わりやすい方向に調整されたパラメータ(凹形状213Xの深さ、及び、排気口213AのZ軸方向の位置と排気口223AのZ軸方向の位置との重複)と、熱がさらに伝わりにくい方向に調整されたパラメータ(排気口213Aのサイズ及び数、並びに、凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離)とが組み合わされている。これにより、変形例3に係る放熱構造300Cでは、最終的に、天面部213に伝わる熱や温度が、変形例1及び変形例2に係る放熱構造300A、300Bと同様となるように調整されている。

0045

変形例4
図6は、実施の形態1の変形例4に係る放熱構造300Dを示す。変形例4に係る放熱構造300Dでは、凹形状213Xの底面部に、変形例2及び変形例3の排気口213Aと同じサイズを有する3つの排気口213Aが形成されている。また、凹形状213Xの底面部に設けられる排気口213AのZ軸方向の位置は、凹形状223Xの底面部に設けられる排気口223AのZ軸方向の位置と、同じになっている。また、変形例4の凹形状213Xの深さは、変形例1の凹形状の213Xの深さよりもさらに深くなっている。一方で、変形例4の凹形状223Xの形状及び排気口223Aの数及びサイズは、変形例1〜変形例3の凹形状223Xと同じとなっている。そのため、変形例4の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離は、変形例1の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離よりさらに小さくなっている。具体的には、変形例4の凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部とは実質的に接している。すなわち、変形例4では、変形例1〜変形例3と比べて、熱がさらに伝わりやすい方向に調整されたパラメータ(凹形状213Xの底面部と凹形状223Xの底面部との距離、並びに、排気口213AのZ軸方向の位置と排気口223AのZ軸方向の位置との重複及び重複する数)と、熱がさらに伝わりにくい方向に調整されたパラメータ(凹形状213Xの深さ、及び、排気口213Aのサイズ)とが組み合わされている。これにより、変形例4に係る放熱構造300Dでは、最終的に、天面部213に伝わる熱や温度が、変形例1〜変形例3に係る放熱構造300A、300B、300Cと同様となるように調整されている。

0046

変形例1〜4に示したように、各々のパラメータには無数の組み合わせが存在し、熱が伝わりやすい方向に調整されたパラメータと熱が伝わりにくい方向に調整されたパラメータとを細かく組み合わせることによって、場所毎(凹形状213Xと凹形状223Xの組み合わせ毎)に自在な温度調整が可能となる。なお、上記変形例1〜4では、便宜上、凹形状223Xは共通形状を有し、凹形状213Xのパラメータのみを調整している。しかし、実際には、凹形状213Xだけでなく、凹形状223Xの各パラメータも熱が伝わりやすい方向や熱が伝わりにくい方向に適宜調整することにより、更に細かい調整が可能であることは言うまでもない。

0047

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態では、放熱構造300が筐体200の天面部(第1の筐体部210の天面部213及び第2の筐体部220の天面部223)に設けられる例を示したが、同様の構成を有する放熱構造300は筐体200の他の面に設けられてもよい。ただし、放熱構造300には排気口を設けるため、放熱構造300は筐体200の上部に位置することが好ましい。また、筐体200の複数の面に放熱構造300が設けられてもよい。

0048

また、上記実施の形態では、放熱構造300において、Z軸方向に沿って天面部213、223が段階的に高くなる例を示したが、天面部213、223は、Y軸に実質的に直交する面内のあらゆる方向に沿って段階的に高くなるように形成されてもよい。これは、放熱構造300が筐体200の他の面に設けられる場合も同様である。実際の装置では、筐体200内に複数の発熱源102が配置されたり、ヒートシンク様部品が配置されたりする。そのため、発熱源102の配置やヒートシンク様部品の形状によって、筐体200内の空気の温度や流速の分布は複雑になる。そのため、筐体200内の空気の温度や流速の分布に応じて、放熱構造300の凹形状の深さの変化は規則的及び段階的でなくてもよく、場所ごとに自由に変更され得る。

0049

また、放熱構造300における凹形状のサイズ及び形状は任意に変更されてもよい。具体的には、放熱構造300における凹形状のサイズ及び形状の少なくとも一方は、凹形状と発熱源102との距離や筐体200内の空気の温度や流速の分布に応じて、決定されてもよい。上記実施の形態では、凹形状の深さを場所ごとに変化させる例を示したが、凹形状の底面部の表面及び裏面や壁面を傾斜させたり、凹形状の底面部や壁部の厚みを変更したりすることによって、空気を任意の方向に導いてもよい。また、凹形状の壁部の高さを変化させてもよく、当該壁部に貫通穴を設けてもよい。
また、対向する2つの凹形状(例えば、凹形状213Bと凹形状223B)において、上記の変更を行うことによって、筐体200の表面の温度分布の調節量がさらに増加する。
また、放熱構造300において互いに対向する凹形状の底面部(例えば、凹形状213Bの底面部と凹形状223Bの底面部)との距離は、凹形状と発熱源102との距離や筐体200内の空気の温度や流速の分布に応じて、決定されてもよい。なお、対向する2つの凹形状の底面部は接触していてもよい。この場合、2つの凹形状において直接的に熱が伝導されるが、このことも、筐体200の表面の温度分布の調節するためのパラメータの1つとなり得る。

0050

また、放熱構造300に設けられる凹形状の配置や数は、筐体200内部の温度分布に応じて場所毎に最適化されるものであり、上記実施の形態1に示す配置及び数に限定されるものではない。すなわち、放熱構造300の凹形状の配列は、凹形状と発熱源102との距離や筐体200内の空気の温度や流速の分布に応じて決定されてもよい。また、上記実施の形態1では、隣り合う凹形状が互いに隣接し一体として第1の筐体部210の天面部213及び第2の筐体部220の天面部223を形成する例を示したが、それぞれの凹形状は離間して配置されていてもよく、重なって配置されてもよい。放熱構造300において、重なり合った凹形状が複数設けられてもよく、一方の重なり合った凹形状は他の凹形状と離間して配置され、他の重なり合った凹形状は他の凹形状と隣接して配置されてもよい。

0051

また、放熱構造300における複数の凹形状に設けられる排気口213A、223Aの形状、数、及び、配置の少なくとも1つは、凹形状と発熱源102との距離や筐体200内の空気の温度や流速の分布に応じて決定されてもよい。また、上記実施の形態では、吸気口212A、222A及び排気口213A、223A、212B、222Bの形状が矩形形状である例を示したが、当該吸気口212A、222A及び排気口213A、223A、212B、222Bの形状は、三角形多角形円形、等の形状であってもよい。当該吸気口212A、222A及び排気口213A、223A、212B、222Bの形状も、筐体200の表面の温度分布の調節するためのパラメータの1つとなり得る。また、当該212A、222A及び排気口213A、223A、212B、222Bのサイズ、数、配置の変更を行うことによって、筐体200の表面の温度分布の調節量がさらに増加する。

0052

また、放熱構造300は、凹形状の代わりに凸形状を備えていてもよい。具体的には、例えば、第1の筐体部210の天面部213は、凹形状213B、213C、213D、213E、213Fの代わりに凸形状を備えていてもよい。また、第2の筐体部220の天面部223は、凹形状223B、223C、223D、223E、223Fの代わりに凸形状を備えていてもよい。当該凸形状の数、形状、位置等、並びに、当該凸形状に設けられる排気口の数、形状、位置等のパラメータを様々に設定することにより、放熱効率を向上させるとともに、筐体200の表面(本実施の形態1では天面)の温度分布を調節することができる。

0053

また、上記実施の形態において、放熱構造300が、互いに対向する、筐体200の構成部材である第1の筐体部210の天面部213と第2の筐体部220の天面部223とから形成される例を示したが、放熱構造300は、筐体200の構成部材以外の別部材によって形成されてもよい。また、放熱構造300は、3つ以上の互いに対向する部材によって形成されてもよい。また、筐体200内に、放熱分散機能を有するフレーム部材を配置する場合、当該フレーム部材と組み合わせて放熱構造300が構成されてもよい。

0054

また、本発明に係る放熱構造300による筐体200表面の温度分布調節は、当該温度分布の均一化だけに限定されない。例えば、放熱構造300は、筐体200内外において、人体接触の危険がない領域がある場合に、当該領域に敢えて筐体200内の空気の熱を集中させて伝熱させる調節を行ってもよい。また、ユーザ操作部等、筐体200において低温にしておくことが望ましい領域がある場合、放熱構造300は、当該領域に筐体200内の空気の熱を伝熱させない調節を行ってもよい。

0055

また、上記実施の形態では、筐体200内において発熱源102等によって温められた空気がいわゆる自然対流によって対流する例を示したが、ファン等を用いた強制対流によって筐体200内の空気が対流する場合にも、本発明の放熱構造300は適用可能である。

0056

101基板
102発熱源
200筐体
210 第1の筐体部
211 底面部
212 側面部
213 天面部
213A排気口
213B、213C、213D、213E、213F凹形状
214 側面部
215 側面部
220 第2の筐体部
221 底面部
222 側面部
223 天面部
223A 排気口
223B、223C、223D、223E、223F 凹形状
300、300A、300B、300C、300D放熱構造
R1 第1の領域
R2 第2の領域
R3 第3の領域
R4 第4の領域
R5 第5の領域

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 青島克▲か▼文具有限公司の「 水冷パソコンケース」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は水冷パソコンケースを開示した。【解決手段】パソコンケースと前記パソコンケースの左側端壁の中に位置している電気器具チャンバとを含み、前記電気器具チャンバの底壁の中には揺動チャンバが設置さ... 詳細

  • 古河電気工業株式会社の「 ヒートシンク」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は、気相の作動流体の流通性を損なうことなく、大気圧に対する優れた耐圧性を有しつつ軽量化された熱輸送部材を備え、また、熱輸送部材の受熱部における入熱を均一化できるヒートシンクを提供する。【... 詳細

  • 古河電気工業株式会社の「 ヒートシンク」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】本発明は、ヒートシンクの設置スペースが制限される環境下、該設置スペースに禁止領域が存在していても、受熱部のドライアウトを防止しつつ放熱フィンの放熱性能を向上させることができ、また、受熱部におけ... 詳細

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ