JP6456891B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、ノート型パソコン等の電子機器に関するものである。

ノート型パソコン等の電子機器には、ＣＰＵ等の発熱要素からの熱を除去するために冷却ファンが設けられている。冷却ファンは、電子機器の筐体内の空気を壁部に形成された排気口から外部へと排出する（例えば特許文献１）。

冷却ファンの送風出口に、伝熱板を用いて構成された放熱ユニットを設け、この放熱ユニットに対してヒートパイプを固定した構造が知られている。ヒートパイプによって、ＣＰＵ等の発熱要素から吸熱した熱を放熱ユニット（放熱部）に伝達し、発熱要素の熱を効率的に放熱することができる。

特開２０１６−２４６１５号公報

しかし、電子機器の内部の配置の制約等によって、放熱ユニットの全体に対してヒートパイプを接触させることができない場合がある。このような場合、放熱ユニットの一部分がヒートパイプと直接接触させることができない。これでは、放熱ユニットの一部分を有効な放熱部として機能させることができず、冷却性能が低下するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヒートパイプからの放熱を効果的に行うことができる放熱部を備えた電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電子機器は以下の手段を採用する。
本発明の一態様に係る電子機器は、筐体と、該筐体内に設置され、該筐体に形成された排気口に向けて送風するファンと、該ファンの送風出口に設けられた放熱部と、該放熱部に対して固定されたヒートパイプとを備え、前記放熱部は、前記ヒートパイプが接触している領域では、複数のフィン部材同士を部分的に固定して互いに接続した部分接続構造とされ、かつ、前記ヒートパイプが接触していない領域では、連続的なフィンとされた連続構造とされている。

さらに、本発明の一態様に係る電子機器では、各前記フィン部材は、仕切壁部と、該仕切壁部の両端のそれぞれから略直交方向に延在する２つの側壁部とを有し、横断面がコ字状とされた長尺形状とされ、一の前記フィン部材の前記仕切壁部と、隣り合う他の前記フィン部材の両前記側壁部の端部とが向き合うように配置されている。

さらに、本発明の一態様に係る電子機器では、一方の前記側壁部に対して前記ヒートパイプが固定されている。

さらに、本発明の一態様に係る電子機器では、各前記フィン部材は、壁部を部分的に塑性変形させて形成されたカシメ部によって互いに固定されている。

さらに、本発明の一態様に係る電子機器では、前記連続構造を形成する前記フィンは、１つの板状体が繰り返し折り曲げられた形状とされている。

ヒートパイプが接触していない放熱部では、連続的なフィンとした連続構造を採用することで、フィン自身の熱伝導を有効に発揮させて放熱を十分に行わせることができる。これにより、電子機器の冷却性能を向上させることができる。

本発明の電子機器の一実施形態に係るノートＰＣを概略的に示した斜視図である。 キーボードを取り外した状態の本体筐体内の構成を示す平面図である。 ヒートパイプが幅全体にわたって固定された放熱フィンを示した正面図である。 ヒートパイプが幅全体にわたって固定されていない放熱フィンを示した正面図である。 図４に対する比較例として示した放熱フィンの正面図である。 連続フィンの第１変形例を示した放熱フィンの正面図である。 連続フィンの第２変形例を示した放熱フィンの正面図である。

以下に、本発明に係る電子機器の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１には、ノートブック型パーソナルコンピュータ（以下、単に「ノートＰＣ」という。）１の斜視図が示されている。ノートＰＣ（電子機器）１は、いわゆるクラムシェル型のラップトップＰＣである。ノートＰＣ１は、本体筐体１０及び蓋体１１を備えている。

本体筐体１０は、上面部１２、左側面部１３、右側面部１４、前面部１５、背面部１６及び図示しない底面部から構成される箱体である。本体筐体１０の上面部１２にはキーボード１７が設けてある。キーボード１７は、図示は省略するが、金属板によって構成したベース部材の上面にメンブレンスイッチシート及び複数のキートップ１７ａを配設して構成した入力装置である。上面部１２において手前側に位置する部位にはパームレスト１８が設けてある。

蓋体１１は、本体筐体１０の上面部１２に対向する面に液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等から構成される表示装置２１を備えたものであり、本体筐体１０の奥側縁部にヒンジ部２２によってその下端部が回転可能に支持されている。この蓋体１１は、本体筐体１０に対して開いた場合に本体筐体１０の手前側に向けて表示装置２１を露出させるとともに、本体筐体１０の上面部１２を開放した状態となる。一方、ヒンジ部２２を介して回転させれば、本体筐体１０の上面部１２及び表示装置２１を同時に覆うカバーとして機能する。

図２には、キーボード１７を取り外した状態の本体筐体１０内の構成を示す平面図が示されている。本体筐体１０の左側面部１３及び背面部１６の左側には、それぞれ排気口２３，２４が形成されている。また、本体筐体１０の右側面部１４及び背面部１６の右側には、それぞれ排気口２５，２６が形成されている。また、本体筐体１０の左奥隅には第１送風ファンユニット３０が配置されている。また、本体筐体１０の右奥隅には第２送風ファンユニット４０が配置されている。

排気口２３，２４，２５，２６は、本体筐体１０の内部に配設された第１送風ファン３１及び第２送風ファン４１からそれぞれ送り出される空気を、本体筐体１０の外部に排出させるための長孔形状の貫通孔である。なお、図示は省略するが、本体筐体１０の上面部１２や底面部等には、外部の空気を本体筐体１０の内部に取り入れるための吸気口が設けられている。本体筐体１０の内部に取り入れられた空気は、各送風ファン３１，４１の中央部の開口を介して各送風ファン３１，４１内部に吸入される。

第１送風ファンユニット３０の排気口２３，２４側の送風出口には、それぞれ放熱フィン（放熱部）３３，３４が配置されている。また、第２送風ファンユニット４０の排気口２５，２６側の送風出口には、それぞれ放熱フィン（放熱部）３５，３６が配置される。第１送風ファン３１から送り出された空気は、複数の放熱フィン３３間及び複数の放熱フィン３４間を通って熱を奪いつつそれぞれ排気口２３，２４から排出される。同様に、第２送風ファン４１から送り出される空気は、複数の放熱フィン３５間及び複数の放熱フィン３６間を通って熱を奪いつつそれぞれ排気口２５，２６から排出される。

図２に示すように、本体筐体１０の内部には、ＣＰＵ５０、ＣＰＵ５０のヒートシンク５１、ＧＰＵ５２、ＧＰＵ５２のヒートシンク５３、メモリ５４、バッテリ５６、ハードディスク装置５７、光学式ドライブ装置５８などが配置される。発熱体であるＣＰＵ５０、ＧＰＵ５２には、ヒートパイプ７１，７２，７３が配置される。ヒートパイプ７１，７２は、並列配置され、一端がＧＰＵ５２側に接続され、他端が第１送風ファンユニット３０の放熱フィン３３，３４に接続される。また、ヒートパイプ７３は、一端がＧＰＵ５２側に接続され、他端が第２送風ファンユニット４０の放熱フィン３５，３６に接続されるとともに、中央部がＣＰＵ５０側に接続される。この結果、ＧＰＵ５２の熱は、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７１，７２、放熱フィン３３，３４を介して放熱される。また、ＧＰＵ５２の熱は、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７３、放熱フィン３５，３６を介して放熱される。さらに、ＣＰＵ５０の熱は、ヒートシンク５１、ヒートパイプ７３、放熱フィン３５，３６を介して放熱される。あるいは、ＣＰＵ５０の熱は、ヒートシンク５１、ヒートパイプ７３、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７１，７２、放熱フィン３３，３４を介して放熱される。

ヒートパイプ７１，７２，７３は、銅やアルミニウム等の金属から構成される管に作動液が封入され、内壁部分にウィックが設けられた熱伝達部材である。

送風ファンユニット３０，４０は、それぞれ送風ファン３１，４１と、送風ファン３１，４１を収容するファンケース３２，４２とを有する。送風ファンユニット３０，４０は、ファンケース３２，４２に支持される回転軸３７，４７に接続された送風ファン３１，４１を回転して遠心方向に空気を送り出す遠心式ファンである。

図３には、第１送風ファンユニット３０の放熱フィン３３，３４の正面図が示されている。放熱フィン３３，３４は、全体形状が直方体形状とされており、銅やアルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属材料から構成される。放熱フィン３３，３４は、横断面がコ字状とされた複数のフィン部材６０を平行に並べて接続した構成とされている。

各フィン部材６０は、仕切壁部６０ａと、仕切壁部６０ａの両端のそれぞれから仕切壁部６０ａに対して略直交方向に延在する２つの側壁部６０ｂとを有し、これにより横断面がコ字状とされている。各フィン部材６０は、同一の横断面を有しつつ延在する長尺形状とされている。

一のフィン部材６０の仕切壁部６０ａと、隣り合う他のフィン部材６０の両側壁部６０ｂ，６０ｂの先端部とが向き合うように配置されている。すなわち、コ字状の横断面が同一方向となるように各フィン部材６０が並べられた状態で配置されている。

各フィン部材６０は、長手方向における１又は複数の箇所の壁部を部分的に塑性変形させて形成されたカシメ部によって互いに固定されている。このように、放熱フィン３３，３４は、複数のフィン部材６０が部分的に接続された部分接続構造となっている。したがって、図３では、カシメ部が形成されていないフィン部材６０の先端部分が示されており、各フィン部材６０間には隙間ｔが形成されている。なお、カシメ部に代えて、点溶接によってフィン部材６０同士を部分的に接続しても良い。

ヒートパイプ７１は、上方の側壁部６０ｂに対してロウ付けや溶接等によって固定されている。図２に示したように、ヒートパイプ７１は、第１送風ファンユニット３０の放熱フィン３３，３４の幅全体にわたって設けられているので、図３に示したように、フィン部材６０のそれぞれをヒートパイプ７１に直接接続することができる。したがって、各フィン部材６０とヒートパイプ７１との間の熱伝導は良好に行われるようになっている。

これに対して、第２送風ファンユニット４０の放熱フィン３５，３６では、図２に示したように、ヒートパイプ７３が放熱フィン３５，３６の幅全体にわたって設けられておらず、放熱フィン３５，３６の一方の端部がヒートパイプ７３に接していない。これは、ヒートパイプ７３の配置の制約から生じるものである。ヒートパイプの配置の制約としては、例えば、ヒートパイプが要求する所定の曲率半径を確保する必要がある場合や、本体筐体１０内の他の部品との配置関係から生じるもの等がある。

図２の第２送風ファンユニット４０の放熱フィン３５，３６のように、放熱フィン３５，３６の幅全体にヒートパイプ７３を設けることができない場合には、図４に示すような構造の放熱フィン３５，３６が採用される。

図４に示されているように、ヒートパイプ７３に放熱フィン３５，３６が直接接続される領域Ａでは、図３で示した複数のフィン部材６０を用いて放熱フィン３５，３６を部分接続構造として構成する。一方、ヒートパイプ７３に放熱フィン３５，３６が直接接続されない領域Ｂでは、連続的に構成された連続フィン６２を用いて形成された連続構造として構成する。ただし、連続フィン６２の一端（図４において左端）は、ヒートパイプ７３に直接接続されている。連続フィン６２は、連続的な一枚の金属板（板状体）を絞り加工やプレス加工によって繰り返し折り曲げられた形状となるように形成されている。

以上の構成により、本実施形態によれば以下の作用効果を奏する。
図４に示したように、放熱フィン３５，３６は、ヒートパイプ７３が接触している領域Ａでは、各フィン部材６０をヒートパイプ７３に対して固定させることができるので、各フィン部材６０同士を部分的に固定することで有効に放熱できる領域を形成することができる。したがって、ヒートパイプ７３と直接接触している領域Ａでは、複数のフィン部材６０同士をカシメ部によって部分的に固定して互いに接続した部分接続構造を採用することで、放熱部を簡便に構成することができる。

しかし、フィン部材６０を用いた部分接続構造では、フィン部材６０同士を部分的に接続しているため、フィン部材６０間には隙間ｔが生じ、フィン部材６０同士の熱伝導が十分に行われないおそれがある。各フィン部材６０に対してヒートパイプ７３が固定されている場合には、ヒートパイプ７３との熱伝導が各フィン部材６０において行われるので、フィン部材６０同士の熱伝導を考慮する必要はない。
ところが、図５に比較例として示すように、放熱フィン３５’，３６’の全体を、フィン部材６０を用いて部分接続構造として構成すると、ヒートパイプ７３が接触していない領域Ｂでは、ヒートパイプ７３から各フィン部材６０へと直接的に熱伝導によって熱を導くことができないので、領域Ｂでは有効な放熱ができないおそれがある。

そこで、本実施形態の放熱フィン３５，３６では、ヒートパイプ７３が接触していない領域Ｂでは、連続フィン６２を用いた連続構造を採用することで、フィン自身の熱伝導を有効に発揮させて放熱を十分に行わせることとした。
このように、放熱フィン３５，３６は、部分接続構造と連続構造を組み合わせることで、簡便な構造でかつ放熱性に優れた放熱部を実現することができる。

また、連続フィン６２は、１つの金属板を繰り返し折り曲げられて形成されているので、フィン自身の熱伝導性が良い構造を容易に形成することができる。

連続フィン６２として、以下のように変形しても良い。
図６に示されているように、一連の壁部に複数の流路が並列に形成された連続フィン６４を押出成形によって形成する。このような連続フィン６４も、壁部が連続的に繋がっているのでフィン自身の熱伝導率を高めることができるので、ヒートパイプ７３に接触していない領域Ｂの放熱性能を向上させることができる。

また、図７に示すように、ヒートパイプ７３に接触していない領域Ｂにおいても複数のフィン部材６０を用いることとし、さらに隣り合うフィン部材６０間を溶接部６５によって接続する。溶接部６５は、フィン部材６０間の隙間を埋めるように、フィン部材６０の長手方向の全体にわたって連続的に設けられている。このように長手方向に連続的な溶接部６５を設けて各フィン部材６０を接続することで、フィン部材６０同士の熱伝導率を高めることができるので、ヒートパイプ７３に接触していない領域Ｂの放熱性能を向上させることができる。なお、溶接部６５に代えて、長手方向を連続的に固定するものであれば良く、例えば長手方向に連続するカシメ部を用いても良い。

なお、本実施形態では、電子機器の一例としてノートＰＣ１を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばタブレット等の他の電子機器にも適用できるものである。

１ ノートＰＣ（電子機器）
３０ 第１送風ファンユニット
３１ 第１送風ファン
３３，３４，３５，３６ 放熱フィン（放熱部）
４０ 第２送風ファンユニット
４１ 第２送風ファン
６０ フィン部材
６０ａ 仕切壁部
６０ｂ 側壁部
６２ 連続フィン（折り曲げ構造）
６４ 連続フィン（押出構造）
６５ 溶接部
７１，７２，７３ ヒートパイプ
ｔ 隙間

Claims (5)

1. 筐体と、
   該筐体内に設置され、該筐体に形成された排気口に向けて送風するファンと、
   該ファンの送風出口に設けられた放熱部と、
   該放熱部に対して固定されたヒートパイプと、
   を備え、
   前記放熱部は、前記ヒートパイプが接触している領域では、複数のフィン部材同士を部分的に固定して互いに接続した部分接続構造とされ、かつ、前記ヒートパイプが接触していない領域では、連続的なフィンとされた連続構造とされている電子機器。
2. 各前記フィン部材は、仕切壁部と、該仕切壁部の両端のそれぞれから略直交方向に延在する２つの側壁部とを有し、横断面がコ字状とされた長尺形状とされ、
   一の前記フィン部材の前記仕切壁部と、隣り合う他の前記フィン部材の両前記側壁部の端部とが向き合うように配置されている請求項１に記載の電子機器。
3. 一方の前記側壁部に対して前記ヒートパイプが固定されている請求項２に記載の電子機器。
4. 各前記フィン部材は、壁部を部分的に塑性変形させて形成されたカシメ部によって互いに固定されている請求項１に記載の電子機器。
5. 前記連続構造を形成する前記フィンは、１つの板状体が繰り返し折り曲げられた形状とされている請求項１に記載の電子機器。

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