JP2006114608A

JP2006114608A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2006114608A
Application number: JP2004298766A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamamoto; 勝彦山本
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】薄型電子機器内の現状のスペースで、送風体の外径および厚さを極力増やし、送風能力の向上を図る。また、コストダウンを図る。
【解決手段】冷却装置10の外郭部材をなすベース30およびケーシング34が、少なくともその一部が１ｍｍ以下の厚さで、塑性加工により所望の形状に形成される。これにより、ベース30やケーシング34の材厚を極力薄く、軽量化することができる。そのため、薄型電子機器内の現状のスペースでファン18の外径および厚さを増して、ファンモータ12としての冷却能力を上げることができる。また、ベース30やケーシング34が塑性加工で形成される分、樹脂材料を射出成形する場合に比べて低コスト化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型電子機器に搭載され前記薄型電子機器を冷却するための冷却装置に関する。

最近、電子機器の分野においては、文字、音声、画像等の多様な情報を処理する電子部品、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）の処理速度の高速化や、多機能化の促進が進められている。このような電子機器は、高集積化や高性能化に伴ってＭＰＵの消費電力ひいては発熱量が増加する傾向にある。

一方、ノート型パソコンなどの薄型電子機器にあっては、さらなる小形化・薄形化が要請され、薄型電子機器内の限られた空間の中で、プリント基板に搭載した上記電子部品からの熱を、いかにして効果的に冷却するのかが重要な課題となっている。そこで、薄型電子機器内にはＭＰＵ等の電子部品を熱制御するために、ファンモータとしての送風体を備えた冷却装置が組付けられている。

従来の冷却装置は、例えば特許文献１に示すように、送風体取付け用のベースとなるフレームと、このフレームの上面を覆うケーシングとしてのカバーとにより、内部に送風路を形成する外郭部材を構成すると共に、前記フレームは、回転軸に対し放射状に配設された平板状の複数のファンと、このファンに回転駆動力を与える駆動源としてのモータとからなる両面吸気型の送風体を具備している。また、送風体の下流側の排気孔近傍には、フィン状の放熱部が設けられる。

上記構成により、ＭＰＵのような発熱部品が駆動されて発熱すると、その熱が放熱部に熱移送され、ここで送風体からの空気と熱交換される。そして、放熱部で温められた空気は、冷却装置の排気孔から薄型電子機器の外部に排出され、発熱部品の過度な温度上昇を防止するようになっている。
特開２００４−１４００６１号公報

上述の従来技術では、冷却装置の外形を構成するベースが、好ましくは樹脂材料で成形されているが、この場合は次のような問題がある。第１に、樹脂材料からなるベースであっても、その材厚は１．５〜２．０ｍｍ程度必要となるため、外郭部材の内部にあるファンの外径および厚さを増すのに制限を受け、冷却能力の向上を図ることができない。

第２に、冷却装置の外郭をなすベースは、上述したように材厚が１．５〜２．０ｍｍ程度必要であるために、結果的に重くなって冷却装置ひいては電子機器を軽量化することができない。

第３に、樹脂材料の場合は熱伝導性が悪く、送風体の特に軸受部の発熱を逃がすことができないため、冷却装置としての寿命を更に伸ばすことができない。

第４に、所望の形状のベースを得るには樹脂材料を成形しなければならず、部品費が高く、コストを下げることができない。

本発明は、上記問題点を解決して、送風体の外径および厚さを極力増やすことができ、送風能力を向上できると共に、コストダウンを図ることができる冷却装置を提供することを目的とする。

また本発明の第２の目的は、外郭部材の薄肉化および軽量化を図ることができる冷却装置を得ることにある。

また本発明の第３の目的は、送風体からの発熱を効果的に逃がして、長寿命化を図ることができる冷却装置を得ることにある。

請求項１の発明の冷却装置では、外郭部材をなすベースおよびケーシングが、少なくともその一部が１ｍｍ以下の厚さで、塑性加工により所望の形状に形成されるため、これらのベースやケーシングの材厚を極力薄く、軽量化することができる。そのため、薄型電子機器内の現状のスペースでファンの外径および厚さを増して、送風体としての冷却能力を上げることができ、高風量，高静圧な冷却装置を実現できる。また、ベースやケーシングが塑性加工で形成される分、樹脂材料を射出成形する場合に比べて低コスト化を図ることができる。

請求項２の発明の冷却装置では、外郭部材をなすベースおよびケーシングが軽量な金属材料で形成されているため、ベースやケーシングの厚さを極力薄くしつつ、冷却装置ひいては薄型電子機器の軽量化を図ることができる。

請求項３の発明の冷却装置では、ベースおよびケーシングを熱伝導性に優れた材料とすることで、送風体の軸受部で発生する熱をベースやケーシングに高効率で伝達して冷却することができ、冷却装置としての寿命を長く延ばすことができる。

請求項４の発明の冷却装置では、発熱体と熱接続する部材を別に設けなくても、ベースまたはケーシングの一部を利用して、例えばＭＰＵなどの発熱体との熱的な接続を簡単に図ることが可能になる。

請求項５の発明の冷却装置では、送風体のファンを回転させることにより、複数の吸気部から送風路に空気を取入れることができ、冷却能力をさらに高めることができる。

請求項１記載の発明の冷却装置によれば、送風体の外径および厚さを極力増やすことができ、送風能力を向上できると共に、コストダウンを図ることができる。

また、請求項２記載の発明の冷却装置によれば、外郭部材の薄肉化および軽量化を図ることが可能となる。

また、請求項３記載の発明の冷却装置によれば、送風体からの発熱を効果的に逃がして、長寿命化を図ることができる。

また、請求項４記載の発明の冷却装置によれば、ベースまたはケーシングの一部を利用して、発熱体との熱的な接続を簡単に図ることが可能になる。

また、請求項５記載の発明の冷却装置によれば、複数の吸気部から送風路に空気を取入れることで、冷却能力をさらに高めることが可能になる。

以下、本発明に係る冷却装置の各実施例を添付図面に基づいて説明する。

図１および図２は、本発明の第１実施例を示すもので、冷却装置10は全体として扁平な形状をなし、例えばノート型パソコンなどの薄型電子機器内に収容される。また、冷却装置10の内部には、送風体としてのファンモータ12を備えている。ファンモータ12は、周知のようにカップ状をなすロータ14の周囲に複数枚のブレード16を備えたファン18と、このファン18の中心にあるシャフト20を軸支する軸受22と、ロータ14の内周面に取付けられたマグネット（図示せず）との電磁作用により、シャフト20を中心として前記ファン18を回転させる駆動源としてのモータ部24とにより構成される。一方、冷却装置10の外郭部材は、有底扁平状のベース30と、このベース30の上面開口部を塞ぐケーシング34とにより構成され、当該ベース30とケーシング34が冷却装置10内における送風路36を形成している。

前記ベース30の下面部には、ファンモータ12の回転で空気を冷却装置10内部に吸い込むための一方の吸気口42が設けられている。この吸気口42の略中央には、ブリッジ44で吸気口42の周囲部と繋がれた島状のモータ載置部46が設けられる。ベース30のモータ載置部46には、前記ファンモータ12のモータ部24が装着されると共に、モータ載置部46の略中心に前記軸受22が例えば加締めなどで取付け固定される。これにより、ファンモータ12全体がベース30に具備される。

ケーシング34は平板状で、前記吸気口42に略対向する位置に他方の吸気口52が設けられている。各吸気口42，52は同径であっても、さもなければ異なる系であってもよい。また、ベース30またはケーシング34のいずれか一方に、複数の吸気口42，52があってもよい。ベース30の下面部およびケーシング34は、ブレード16の外周の一部を覆っている。そして、ファン18の外周を囲うようにして、ケーシング34がベース30と例えば加締めなどにより取付け固定される。

冷却装置10の側面には、ファンモータ12の回転で空気を冷却装置10外部に吐き出すための排気口54が、ベース30とケーシング34により囲まれて設けられる。ここでの排気口54は、各吸気口42，52と直交する方向にあって、略矩形状に形成される。また、ベース30の上端部には、ケーシング34と略平行になるように外側に折曲げ形成されたフランジ状の張出部56が複数設けられている。張出部56の中央部には、図示しない止着部材を挿通して冷却装置10を薄型電子機器に固定するための螺子孔58が設けられている。なお、この螺子孔58付きの張出部56は、ベース30にではなくケーシング34に一体的に設けてもよい。前記モータ部24には、薄型電子機器の電源部（図示せず）から給電を受けるためのハーネス60が接続されている。

本実施例におけるベース30とケーシング34は、いずれも材厚が１ｍｍ以下で、剛性の高い金属板金を塑性加工することにより所望の形状に形成される。これらのベース30やケーシング34の材料としては、アルミニウム，銅，マグネシウム，銀等の軽量で熱伝導性に優れたものが好ましい。特にベース30をこうした熱伝導性に優れた材料で構成すると、軸受22の冷却効果を高めることができる。また、ベース30やケーシング34を塑性加工で形成することで、樹脂材料を射出成形して得た場合に対して低コスト化を図ることができる。

なお、ベース30やケーシング34の材厚は、冷却装置10の外郭部材として必要な剛性を確保するために、0.5ｍｍ以上とするのが望ましい。また、ファンモータ12として必要な冷却能力が確保できるならば、ベース30やケーシング34の何処か一部で、部分的に材厚が１ｍｍ以上あっても構わない。ベース30やケーシング34の少なくとも一部の材厚を１ｍｍ以下とすることで、これらのベース30やケーシング34の薄型化，軽量化を図ることができる。

次に、上記のように構成された冷却装置10の作用について説明する。薄型電子機器を起動するのに伴って、当該機器内のＭＰＵや他の電子部品（図示せず）が通電状態になり、これらのＭＰＵや電子部品と共に、薄型電子機器内の雰囲気温度が上昇する。このとき、ハーネス60からの給電によりファンモータ12を駆動すると、シャフト20を中心としてファン18が回転し、お互いに向かい合うベース30の吸気口42と、ケーシング34の吸気口52からそれぞれ空気Ｆ１（図１）が流入して、冷却装置10内における送風路36に取り込まれる。これらの吸気口42，52は、ファンモータ12を挟んで相対する位置にあるため、吸気口42から取り込んだ空気Ｆはケーシング34に当たることなく、また吸気口52から取り込んだ空気Ｆはベース20の下面部に当たることなく、送風路36を通過して吸気口42，52と直交する方向に設けた排気口54にスムースに送り出される。また、ベース30を熱伝導性の良好な材料とすることにより、回転するシャフト20と軸受22との間で発生する摩擦熱が、軸受22から速やかにベース30へと伝達し、送風路36を通過する空気Ｆと熱交換されて、軸受22の温度上昇を効果的に抑制する。

こうして、排気口54から冷却装置10の外部に送り出される空気Ｆ２は、さらに薄型電子機器内部の雰囲気温度の上昇を抑制して、当該薄型電子機器の外部へと排出される。

以上、本実施例の薄型電子機器に搭載される冷却装置10は、駆動源であるモータ部24によりファン18を回転させてなる送風体としてのファンモータ12を備えたベース30と、ケーシング34とにより送風路36を形成すると共に、これらのベース30およびケーシング34は、少なくともその一部の厚さが１ｍｍ以下で、塑性加工により形成される。

こうすると、冷却装置10の外郭部材をなすベース30およびケーシング34が、少なくともその一部が１ｍｍ以下の厚さで、塑性加工により所望の形状に形成されるため、これらのベース30やケーシング34の材厚を極力薄く、軽量化することができる。そのため、薄型電子機器内の現状のスペースでファン18の外径および厚さを増して、ファンモータ12としての冷却能力を上げることができ、高風量，高静圧な冷却装置10を実現できる。また、ベース30やケーシング34が塑性加工で形成される分、樹脂材料を射出成形する場合に比べて低コスト化を図ることができる。

また本実施例では、外郭部材をなすベース30およびケーシング34が軽量な金属材料で形成されているため、ベース30やケーシング34の厚さを極力薄くしつつ、冷却装置10ひいては薄型電子機器の軽量化を図ることができる。

さらに、ベース30およびケーシング34を熱伝導性に優れた材料とすることで、ファンモータ12の軸受部たる軸受22で発生する熱をベース30やケーシング34に高効率で伝達して冷却することができ、冷却装置10としての寿命を長く延ばすことができる。

また本実施例では、ベース30とケーシング34に、複数の吸気部である吸気口42，52を有しているので、ファンモータ12のファン18を回転させることにより、複数の吸気口42，52から送風路36に空気を取入れることができ、冷却能力をさらに高めることができる。

図３は、本発明の第２実施例を示すもので、第１実施例と同一の構成については、同一符号を付すことでその説明を省略する。

冷却装置10は第１実施例と同様に、ファンモータ12を具備したベース30と、このベース30の上面を覆い被さるようにして設けたケーシング34とにより外郭部材を構成しており、ファン18の上側および下側のそれぞれに吸気口42，52を設けている。またベース30は、例えばＭＰＵなどの発熱体（図示せず）と熱接続が可能な受熱部70を具備している。この熱接続部たる受熱部70は、ベース30にではなくケーシング34の一部として設けてもよい。一方、冷却装置10の一側面にある排気口54には、この排気口54から送り出される空気の流れに沿って複数枚の板状部材を並設した放熱フィン72が配置される。

74は、受熱部70から放熱部である放熱フィン72に熱輸送を行なうヒートパイプである。このヒートパイプ74は周知のように、熱伝導性に優れた銅などの管体内部に微小量の作動液を注入し、この作動液を管体内部で還流させるもので、音速で移動する作動液によって極めて優れた熱応答性が得られる。また、ヒートパイプ74の一端の受熱部70が接する部分と、ヒートパイプ74の他端の放熱フィン72が接する部分は、これらの受熱部70や放熱フィン72との熱接続をより確実なものとするために、必要に応じて潰し加工による扁平部が形成される。なお、熱輸送能力を増すために、ヒートパイプ74を複数本配設してもよい。

そして本実施例では、受熱部70に熱接続した発熱体が通電して発熱すると、熱伝導性の良好な材料からなるベース30と、ヒートパイプ74の一端にこの熱が速やかに伝わる。このとき、シャフト20を中心としてファン18が回転するようにファンモータ12を駆動すると、ファン18の回転力によって、ベース30の吸気口42とケーシング34の吸気口52からそれぞれ送風路36に空気が取込まれ、放熱フィン52が取り付けられた排気口54にスムースに送り出される。送風路36を通過する空気によって、軸受22や受熱部70からベース30に伝わった熱が奪われると共に、ヒートパイプ74の一端から他端に輸送された熱も、放熱フィン74を通過する排気口54からの空気と熱交換され、軸受22や発熱体の温度上昇を抑制する。とりわけヒートパイプ74は熱応答性に優れているので、特に受熱部70に熱接続する発熱体の温度上昇を速やかに抑えることが可能になる。

本実施例の薄型電子機器に搭載される冷却装置10も、駆動源であるモータ部24によりファン18を回転させてなる送風体としてのファンモータ12を備えたベース30と、ケーシング34とにより送風路36を形成すると共に、これらのベース30およびケーシング34は、少なくともその一部の厚さが１ｍｍ以下で、塑性加工により形成される。

このような構成において本実施例では、前記ベース30またはケーシング34に、発熱体との熱接続部である受熱部70を備えている。こうすると、発熱体と熱接続する部材をわざわざ別に設けなくても、ベース30またはケーシング34の一部を利用して、例えばＭＰＵなどの発熱体との熱的な接続を簡単に図ることが可能になる。

勿論、この第２実施例においても、ベース30やケーシング34を軽量な金属材料で形成したり、熱伝導性の良好な材料で形成するのが好ましいことは云うまでもない。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。各実施例では、吸気口42，52と排気口54をそれぞれ設けているが、例えば吸気口は無くてもよいし、排気口を複数設けてもよい。

本発明の第１実施例における冷却装置を正面から見た斜視図である。同上、冷却装置を背面から見た斜視図である。本発明の第２実施例における冷却装置を正面から見た斜視図である。

符号の説明

12 ファンモータ（送風体）
18 ファン
24 モータ部（駆動源）
30 ベース
34 ケーシング
36 送風路
42，52 吸気口（吸気部）
70 受熱部（熱接続部）

Claims

薄型電子機器に搭載される冷却装置において、
駆動源によりファンを回転させてなる送風体を備えたベースと、ケーシングとにより送風路を形成し、
前記ベースおよび前記ケーシングは、少なくともその一部の厚さが１ｍｍ以下で、塑性加工により形成されることを特徴とする冷却装置。
前記ベースおよび前記ケーシングは、軽量な金属材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
前記ベースおよび前記ケーシングは、熱伝導性に優れた材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置。
前記ベースまたはケーシングに、発熱体との熱接続部を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
前記ベースまたはケーシングに、複数の吸気部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。