(57)【要約】【課題】本発明は、筐体の限られた内部の空間を有効に活用でき、かつ、放熱効率の良い放熱機構を備える電子機器を提供する。【解決手段】電子機器は、基板５と筐体２０と通気口２４とフード１１とファン１３とモータ１４とを備える。基板５は、作動中に発熱する電子部品を実装する。筐体２０は、基板５を内蔵し、凹部２３が形成されている。通気口２４は、筐体２０から凹部２３に通じる位置に開口される。フード１１は、凹部２３を覆い、排気口１２が設けられる。ファン１３とモータ１４は、凹部２３とフード１１との間に収納される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動中に発熱する電子部品を実装する基板と、
前記基板を内蔵し、凹部が形成された筐体と、
前記筐体から前記凹部に通じる位置に開口される通気口と、
前記凹部を覆い、排気口が設けられたフードと、
前記凹部と前記フードとの間に収納されて回転することで前記通気口を通して前記筐体内部の空気を前記凹部へ吸い出し前記排気口を通して外部へ吐き出すファンと、
前記凹部と前記フードとの間に収納されて前記基板から電力が供給されて前記ファンを回転させるモータと、
を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記ファンは、前記基板に対して回転軸線が直交する姿勢に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記ファンは、前記凹部側に軸支持されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項４】
前記ファンは、前記フード側に軸支持されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項５】
前記モータは、前記凹部側に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項６】
前記モータは、前記フード側に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項７】
前記凹部は、前記基板から配線されて前記モータに電力を供給するソケットを有し、
前記フードは、前記モータに接続されたプラグを有し、
前記ソケットと前記プラグは、前記フードが前記凹部に装着された状態で互に嵌合することを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記排気口は、前記フードが前記凹部に装着された状態で前記筐体の下部となる位置に形成され、
前記フードは、
前記筐体を平坦なところへ据えた場合に前記排気口を浮かせた状態にする脚部を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項９】
前記凹部は、前記ソケットの差込方向に延びるガイドを有し、
前記フードは、前記ガイドに倣う係合部を有する
ことを特徴とする請求項７に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記筐体は、前記通気口から離れた位置に吸気口を有することを特徴とする請求項１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、発熱する電子部品を内蔵する筐体の内部の空気を換気するファンを備える電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
筐体の内部に収納される半導体装置や電子機器など、作動中に発熱する部品を冷却するために、冷却装置や放熱装置が内蔵される。発熱する電子部品に直接接触させて空冷もしくは水冷するヒートシンクや、筐体の内部の滞留する空気を外部の空気に置換するファン等がある。これらの装置は、筐体とは別にユニット化されている。
【０００３】
ヒートパイプとファンとダクトとを備える冷却装置が、特許文献１に開示されている。ヒートパイプの受熱端は、半導体などの発熱部品に熱的に接続される放熱板に支持具によって連結されている。ファンは、発熱部品から離れた側の放熱板に配置され、伝熱ダクトに覆われている。伝熱ダクトは、締結具を介して放熱板に固定されている。つまり、ファンは、放熱板と伝熱ダクトに囲われた状態である。
【０００４】
ヒートパイプの放熱端は、伝熱ダクト側まで延びている。放熱板、ヒートパイプ、および伝熱ダクトを介して伝わった発熱部品の熱は、温度の低い空気とともにファンによって外部に排出している。この冷却装置は、上述のようにユニット化された状態で、ノートブック型パーソナルコンピュータなどの筐体の内部に設置される。
【特許文献１】特開平１０−５１１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
デスクトップ型のコンピュータの場合、筐体の内部の容積は、十分に余っているので、個々の機器や装置をユニット化したものを組み込みやすい。しかしながら、ノートブック型のポータブルコンピュータの場合、筐体の大きさやその内部に組み込まれる個々の機器および装置の配置に制限がある。
【０００６】
特に、特許文献１のように、ファンを放熱板および伝熱ダクトで覆った状態の冷却装置をノートブック型のポータブルコンピュータの筐体に組み込む場合、ファンは、放熱板および伝熱ダクトと筐体とで二重に覆われることになる。したがって、限られた筐体の内部の空間を有効に活用できていない。また、放熱板および伝熱ダクトと筐体との間には、わずかに隙間が生じるため、この隙間に空気が淀む。この結果、冷却装置およびその周辺に熱がこもりやすくなり、冷却装置の冷却能力は、排気される空気に伝達される熱量に依存することになる。
【０００７】
そこで、本発明は、筐体の限られた内部の空間を有効に活用でき、かつ、放熱効率の良い放熱機構を備える電子機器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電子機器は、基板と筐体と通気口とフードとファンとモータとを備える。基板は、電子部品を実装する。この電子部品は、作動中に発熱する。筐体は、基板を内蔵し、凹部が形成されている。通気口は、筐体から凹部に通じる位置に開口される。フードは、凹部を覆い、排気口が設けられる。ファンは、凹部とフードとの間に収納され、回転することで通気口を通して筐体の内部の空気を凹部へ吸い出し、排気口を通して外部へ吐き出す。モータは、凹部とフードとの間に収納され、基板から電力が供給されてファンを回転させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電子機器は、筐体の限られた内部の空間を有効に活用でき、かつ、放熱機構の放熱効率が良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る第１の実施形態の電子機器１について、図１から図４を参照して説明する。図１に示す電子機器１は、ノートブック型のポータブルコンピュータである。この電子機器１は、本体２と表示パネル３とを備える。本体２は、本体２と表示パネル３は、利用者側から見て奥側となる後部において、ヒンジ４で連結されている。以降、説明の便宜上、この電子機器１の利用者から見て近い側を前側とし、利用者にとって左側を左、右側を右と定義する。また、重力にしたがって、上と下を定義する。
【００１１】
本体２は、筐体２０によって外殻が構成され、内部に基板５、冷却装置７、音響デバイス、大容量記憶装置、通信モジュールなどを内蔵する。筐体２０は、卓上などに据えられた状態で、上側となる上部筐体２１と下側になる下部筐体２２とで主に構成される。上部筐体２１の上部には、入力手段としてのキーボード６が配置されている。
【００１２】
基板５は、図１に示すように半導体素子５１が実装されている。半導体素子５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等であり、演算処理など作動中に内部の回路抵抗によって発熱する電子部品の一例である。
【００１３】
半導体素子５１には、冷却装置７が取り付けられている。冷却装置７は、熱受容体７１とヒートパイプ７２と放熱フィン７３と留め具７４を備える。熱受容体７１は、基板５に固定される留め具７４によって、半導体素子５１に密着した状態に押し当てられる。ヒートパイプ７２の受熱端は、熱受容体７１に固定されている。放熱フィン７３は、ヒートパイプ７２の放熱端に装着されている。
【００１４】
表示パネル３は、ヒンジ４によって本体２に重なる閉状態から、図１に示すように本体２に対して立て起された開状態へ回動する。表示パネル３は、表示装置３０を内蔵し、開状態で利用者側に表示面３１を向ける。ヒンジ４は、表示パネル３を本体２に対して任意の角度に保持できる程度の回動抵抗を有している。
【００１５】
この電子機器１は、さらに凹部２３と、通気口２４と、フード１１と、排気口１２と、ファン１３と、モータ１４と、吸気口２５とを備える。図１では、キーボード６、上部筐体２１および下部筐体２２の一部を切り欠いて基板５や冷却装置７、凹部２３、ファン１３、通気口２４、吸気口２５を見えるように図示している。
【００１６】
凹部２３は、図２に示すように筐体２０の下面側となる下部筐体２２の外縁に設けられる。通気口２４は、筐体２０の内部から凹部２３に通じる位置、本実施形態において、筐体２０の左側から見て奥の突き当りに開口している。通気口２４は、図２に示すように矩形であり、図４に示すように基板５によって仕切られる筐体２０の内部の上側領域および下側領域いずれの領域にも通じている。
【００１７】
通気口２４に隣接して、ソケット５２が設けられている。ソケット５２は、基板５とリード線５３で接続されており、電力が供給されている。凹部２３は、ソケット５２の差込方向に沿って延びるガイド２６を筐体の下面に沿う角縁に有している。
【００１８】
フード１１は、図３に示すように底壁１１１と側壁１１２とを備える。底壁１１１と側壁１１２とは、図４に示すように凹部２３を覆い、筐体２０の外面と面一に形成されている。フード１１は、凹部２３に設けられたガイド２６に倣う嵌合部１５を底壁１１１に有している。フード１１は、ガイド２６に沿って装着され、ビス１６で筐体２０に固定される。なお、ガイド２６と嵌合部１５とは、図２に示された形状および位置に限らず、ソケット５２の差込方向に沿ってフード１１を案内できるものであれば良い。
【００１９】
排気口１２は、凹部２３から筐体２０の外部へ通じるように、フード１１の底壁１１１に開口される。排気口１２の開口率は、ファン１３の送風能力に応じて適宜決定される。したがって、排気口１２の形状は、図２や図３に示した形状に限らず、格子状であっても良い。
【００２０】
ファン１３およびモータ１４は、凹部２３とフード１１との間に収納されている。ファン１３は、モータ１４のロータ１４１と一体に形成されている。モータ１４のステータ１４２は、フード１１の底壁１１１に固定された軸受１４５に固定されている。ロータ１４１には、永久磁石が組み込まれており、ステータ１４２には、電磁コイルが設けられている。電磁コイルから延びるリード線１４３の端部には、ソケット５２に対応するプラグ１４４が取り付けられている。
【００２１】
プラグ１４４は、凹部２３に配置されるソケット５２に対応させてフード１１に固定されている。フード１１にファン１３とモータ１４とが組み込まれたファンモジュール１０がガイド２６に沿って挿入されると、プラグ１４４がソケット５２に差し込まれる。その結果、モータ１４は、リード線５３、ソケット５２、プラグ１４４、リード線１４３を介して、基板から電力が供給される。
【００２２】
ファン１３は、回転することによって、向心方向に空気を吸い込み、回転軸に沿う方向へ空気を吐き出す。ファン１３の形態は、図３に示す形状に限らず、羽が放射状に延びるものであっても良いし、プロペラ形であっても良い。図４に示すようにフード１１の底壁１１１から凹部２３まですれすれいっぱいに、通気口２４に面した側を除いてファン１３の外周を囲うファンケーシング１１３が立ち上がっている。排気口１２は、ファンケーシング１１３で囲われる内側に設けられる。
【００２３】
ファン１３は、ファンケーシング１１３で囲われているので、回転することによって、図４に示すように筐体２０の内部の空気を通気口２４を通して凹部２３に吸い出し、排気口１２を通して筐体２０の外部へ排気する。また、本実施形態では、通気口２４の上流となる筐体２０の内部に、図１および図４に示すように冷却装置７のヒートパイプ７２の放熱端が配置されている。
【００２４】
筐体２０は、通気口２４から離れた位置、図１においては、下部筐体２２の右側壁と右手前側の下壁に、吸気口２５を有している。ファン１３が運転されることによって、筐体２０の内部で温まった空気が通気口から吸い出されると、外気が吸気口２５から筐体２０の内部に取り込まれる。吸気口２５が通気口２４から離れた位置に配置されているので、筐体２０の内部の空気が効率よく換気される。
【００２５】
また、排気口１２が何かで塞がれることが無いように、底壁１１１の外面の排気口１２に隣り合う位置には、脚部１１４を備える。凹部２３に近い下部筐体２２の下面に本体２を支持する主脚が設けられ、電子機器１が平坦なところへ据えられた状態で、排気口１２が常に浮いた状態に保持されるのでれば、底壁１１１に脚部１１４を設ける必要はない。
【００２６】
以上のように構成された電子機器１は、筐体２０を構成する下部筐体２２に設けられた凹部２３と、この凹部２３を覆うフード１１との間にファン１３およびモータ１４が配置されている。つまり、ファン１３を囲うハウジングを下部筐体２２とフードとで構成している。ファン１３によって筐体２０の内部から吸い出された空気の熱は、ファン１３のハウジングとなるフード１１や下部筐体２２にも伝達する。ファン１３と反対側のフード１１た外面は、外気に直接触れているので、ファン１３によって筐体２０から吸い出された空気の熱は、このフード１１を伝っても外部へ放出される。また、下部筐体２２の凹部２３に伝達された熱は、外気に触れる所まで下部筐体２２を伝って放出される。
【００２７】
このように、ファン１３が凹部２３とフード１１との間に配置されていることで、筐体内部の熱を効率よく排出することができるようになる。また、フード１１にファン１３とモータ１４とが組み込まれたファンモジュール１０は、筐体２０を分解することなく外部から容易に外すことができる。したがって、筐体２０の内部の発熱量に応じて、例えば、発熱量が大きい半導体素子を基板に実装している場合など、適宜、流量の多いファンモジュールに交換することも容易に行える。
【００２８】
本発明に係る第２の実施形態の電子機器１について、図５および図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態に記載の電子機器１の構成と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。図５に示すファンモジュール１０Ａは、下部筐体２２に一体に組み付けられた状態である。
【００２９】
下部筐体２２に形成される凹部２３は、第１の実施形態におけるファンケーシング１１３を兼ねている。モータ１４のステータ１４２を支持する軸受１４５は、凹部２３に固定されている。したがって、ファン１３は、軸受１４５が固定された凹部２３側に支持されている。フード１１は、筐体２０の左側からガイド２６に沿って挿入され、下方からビス１６で固定される。
【００３０】
通気口２４は、鉛直方向に延びる桟２４１で複数に区切られている。モータ１４の電力は、フレキシブル配線１４７によって供給される。フレキシブル配線１４７は、図６に示すように基板５からステータ１４２の近傍まで筐体２０の中を通り、そこから下部筐体２２に設けられた孔を通して凹部２３側へ配線されている。
【００３１】
上述の構成を備えることによって、電子機器１は、ファン１３のケーシングが、筐体２０と一体に設けられた状態である。フード１１が外部に面しており、凹部２３が下部筐体２２と一続きに設けられているので、ファン１３によって筐体２０の内部から吸い出された空気からフード１１や凹部２３に移った熱も放熱されやすい。また、この電子機器１は、凹部２３がファンケーシングを兼ねる形状に下部筐体２２に作られているため、ファンモジュール１０ａの周りの空間を有効に活用することができる。
【００３２】
本発明に係る第３の実施形態の電子機器１について、図７および図８を参照して説明する。なお、第１および第２の実施形態に記載の電子機器１の構成と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。図７に示すファンモジュール１０Ｂは、第２の実施形態と同様に下部筐体２２に一体に組み付けられた状態である。
【００３３】
モータ１４のステータ１４２を支持する軸受１４５は、凹部２３側に固定されている。ファン１３１は、図８に示すように山形の斜面に斜めに羽１３２が取り付けられた形状をしている。フード１１は、一辺に設けられた爪１１５を凹部２３の縁に設けられた係合部２３１に引っ掛け、爪１１５と反対側の角に設けられた固定孔１１６にビス１６が取り付けられて、下部筐体２２に固定される。
【００３４】
ステータ１４２が固定されている軸受１４５は、図８に示すようにフード１１に当接し、中心がビス１７で固定される。ファン１３１の中心軸が両端支持となるので、ファン１３の回転が安定する。なお、ファン１３１の形状は、図７および図８に示した形状に限らず第２の実施形態に示した形状であっても良い。フード１１が下面から取り付けられる形状であり、本体２を側面から見た場合の外観がよくなる。
【００３５】
また、本実施形態のファンモジュール１０Ｂのように、フード１１を筐体２０の下方から取り付けるようにすることで、ファンを筐体２０の外周に配置することなく、基板５に実装される電子部品のレイアウトに合せて配置することも検討できるようになる。
【００３６】
本発明に係る第４の実施形態の電子機器について、図９を参照して説明する。なお、第１から第３の実施形態に記載の電子機器１の構成と同じ機能を有する構成は、同一の符号を付してその説明を省略する。図９に示すファンモジュール１０Ｃは、第１の実施形態のファンモジュール１０とほぼ同じである。
【００３７】
凹部２３に開口する通気口２４が、ソケット５２の差込方向に沿う側壁に設けられている。通気口２４は、ソケット５２と異なる側壁に設けることで、開口面積を広くすることができる。したがって、排気量の多いファンを設けることができる。フード１１に設けられるファンケーシング１１３は、通気口２４に向けて開口するように形成される。
【００３８】
上述の第１から第４の実施形態の電子機器１において、ファン１３は、半径方向に空気を吸い込み、回転軸方向に吐き出す。したがって、通気口２４は、ファン１３の全周にわたって設けられていても良い。この場合、第１および第４の実施形態のファンケーシング１１３は、無くてもよいし、この部分に開口部を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態の電子機器を示す斜視図。
【図２】図１に示した電子機器に組み込まれるファンモジュールを取り外した状態を下から見た分解斜視図。
【図３】図２に示したファンユニットの分解斜視図。
【図４】図１に示した電子機器のファンモジュールの断面図。
【図５】本発明に係る第２の実施形態の電子機器のファンモジュールを分解した状態を下から見た分解斜視図。
【図６】図５に示した電子機器のファンモジュールの断面図。
【図７】本発明に係る第３の実施形態の電子機器のファンモジュールを分解した状態を下から見た分解斜視図。
【図８】図７に示した電子機器のファンモジュールの断面図。
【図９】本発明に係る第４の実施形態の電子機器のファンモジュールを取り外した状態を下から見た分解斜視図。
【符号の説明】
【００４０】
１…電子機器、５…基板、１１…フード、１２…排気口、１３，１３１…ファン、１４…モータ、１５…係合部、２０…筐体、２３…凹部、２４…通気口、２５…吸気口、２６…ガイド、５１…半導体素子（電子部品）、５２…ソケット、１１４…脚部、１４４…プラグ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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