JP2008130037A - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】発熱部品の冷却性能を向上するとともに、筐体内のスペースの使用効率を向上できる電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の電子機器は、筐体21と、筐体21の内部に収容される第1の発熱部品32および第2の発熱部品33と、筐体21の内部に収容される冷却装置25と、を具備する。冷却装置25は、第1の発熱部品32を冷却するためのヒートシンク43と、第1の発熱部品32とヒートシンク43とを熱的に接続する第1のヒートパイプ36と、第2の発熱部品33に熱的に接続する第1の端部41Aと、ヒートシンク43の近傍に位置する第2の端部41Bと、を有する第2のヒートパイプ41と、ヒートシンク43と第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bとを冷却するファンユニット44と、を含む。第2のヒートパイプ41の一部は、第1のヒートパイプ36の一部と重なり合う。
【選択図】 図4

Description

本発明は、冷却装置を備えた電子機器に関する。
例えば、冷却装置を備えた電子機器として、以下のようなものが知られている。この電子機器は、筐体と、筐体内に収容された半導体チップと、半導体チップを冷却するための冷却装置と、を備えている。冷却装置は、半導体チップと熱的に接続するための一対の接続ブロックと、接続ブロックを冷却するための一対のヒートシンクと、接続ブロックを冷却するためのファンユニットとを有している。一対のヒートシンクは、筐体の角部に隣接する一対の側壁に対向する位置に配置されている。ファンユニットは、両ヒートシンクにエアーを供給するための一対の排気口を有している。
半導体チップで発生した熱は、一対の接続ブロックで受熱される。接続ブロックで受けた熱は、それぞれヒートパイプを通ってヒートシンクに伝えられる。ヒートシンクにおいて、この熱が筐体の外部に排出される。すなわち、この電子機器では、ヒートシンクおよびヒートパイプをそれぞれ一対に設けることで、半導体チップの冷却効率を向上させている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−213655号公報
しかしながら、上記従来の電子機器は、一対のヒートシンクおよびヒートパイプを設置するためのスペースを要し、筐体内におけるスペースの使用効率が悪い問題がある。また、この電子機器において、ヒートパイプは、その引き回し距離が長くなっている。このため、ヒートパイプの熱の一部が筐体内に放出され、筐体内の温度上昇を引き起こすおそれがある。
本発明の目的は、発熱部品の冷却性能を向上するとともに、筐体内のスペースの使用効率を向上できる電子機器を提供することにある。
前記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、筐体と、前記筐体の内部に収容される第1の発熱部品および第2の発熱部品と、前記筐体の内部に収容される冷却装置と、を具備し、前記冷却装置は、前記第1の発熱部品を冷却するためのヒートシンクと、前記第1の発熱部品と前記ヒートシンクとを熱的に接続する第1のヒートパイプと、前記第2の発熱部品に熱的に接続する第1の端部と、前記ヒートシンクの近傍に位置する第2の端部と、を有する第2のヒートパイプと、前記ヒートシンクと前記第2のヒートパイプの第2の端部とを冷却するファンユニットと、を含み、前記第2のヒートパイプの一部は、前記第1のヒートパイプの一部と重なり合う。
本発明によれば、発熱部品の冷却性能を向上するとともに、筐体内のスペースの使用効率を向上できる電子機器を提供できる。
以下に、図1から図6を参照して、電子機器の実施形態について説明する。図1に示すように、電子機器の一例であるポータブルコンピュータ11は、本体ユニット12と、表示ユニット13と、本体ユニット12と表示ユニット13との間に設けられるヒンジ機構14と、を備えている。ヒンジ機構14は、表示ユニット13を支持している。ヒンジ機構14は、軸線αを中心に表示ユニット13を本体ユニット12に対して回動させることができる。また、ヒンジ機構14は、軸線βを中心に表示ユニット13を本体ユニット12に対して旋回させることができる。
表示ユニット13は、液晶ディスプレイ16および指紋認証装置17を有している。液晶ディスプレイ16は、本体に内蔵されたプリント回路板15に接続されて情報を表示する表示装置の一例である。なお、表示ユニット13に搭載されるディスプレイは、液晶ディスプレイ16に限定されるものでなく、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス、表面伝導型電子放出素子ディスプレイなどであってもよい。
本体ユニット12は、筐体21と、キーボード22と、ポインティングデバイスであるタッチパッド23およびボタン24と、を有している。筐体21は、上側の第1のケース21Aと、下側の第2のケース21Bとを有している。図2に示すように、本体ユニット12は、筐体21の内部に、プリント回路板15と、冷却装置25と、プリント回路板15と冷却装置25を連結するための連結装置26と、を収容している。図6に示すように、筐体21は、側壁27の一部に、排気孔28を有している。排気孔28は、ファンユニット44からの送風を筐体21外に排出できる。
図2と図3に示すように、プリント回路板15は、銅製の配線層を積層したプリント配線板31と、プリント配線板31上に実装された第1の発熱部品32および第2の発熱部品33と、を有している。第1の発熱部品32は、冷却装置25の冷却対象物の一例であり、例えば中央演算処理装置、すなわちCPU(central processing unit)で構成される。第2の発熱部品33は、冷却装置25の冷却対象物の一例であり、例えばノースブリッジで構成される。この第2の発熱部品33であるノースブリッジには、グラフィックスチップが内蔵されている。
本実施形態において、ノースブリッジで構成される第2の発熱部品33の発熱量は、CPUで構成される第1の発熱部品32の発熱量よりも小さいものになっている。もっとも、冷却対象物としては、これに限定されるものではない。すなわち、第1のおよび第2の発熱部品32、33は、グラフィックスチップや、等の他の電子部品でもよいし、電源回路に用いられるコイルなどの部品であってもよい。
連結装置26は、第1の連結金具34と、第2の連結金具35と、を有している。第1の連結金具34は、第1のヒートパイプ36と、第1の発熱部品32と、を連結している。第1の連結金具34は、第1の受熱部37に固定された2本の固定部34Aと、プリント回路板15に固定される2本のアーム部34Bと、を有している。2本のアーム部39の先端には、ねじ38が通されるねじ孔34Cが設けられている。また、固定部34Aにおいて、第1の連結金具34は、第1の受熱部37に例えばカシメで固定されている。
図3と図4に示すように、第2の連結金具35は、第2のヒートパイプ41と、第2の発熱部品33とを連結している。第2の連結金具35は、第2の受熱部42に固定された2本の固定部35Aと、プリント回路板15に固定される2本のアーム部35Bと、を有している。2本のアーム部35Bの先端には、ねじ38が通されるねじ孔35Cが設けられている。また、固定部35Aにおいて、第2の連結金具35は、第2の受熱部42に例えばカシメで固定されている。
冷却装置25は、第1の受熱部37、第2の受熱部42、第1のヒートパイプ36、第2のヒートパイプ41、ヒートシンク43、ファンユニット44を有している。第1の受熱部37は、第1の発熱部品32と熱的に接続されている。第1の受熱部37は、銅により四角い板状に形成されている。第2の受熱部42は、銅により四角い板状に形成されている。
第1のヒートパイプ36は、平たい円筒形の銅製パイプの内部に、液体を封入して構成されている。つまり、第1のヒートパイプ36は、扁平に形成されている。第1のヒートパイプ36は、第1の発熱部品32とヒートシンク43とを熱的に接続している。第1のヒートパイプ36は、第1の受熱部37に接続された一方の端部36Aと、一方の端部36Aとは反対側の他方の端部36Bとを有している。
第2のヒートパイプ41は、平たい円筒形の銅製パイプの内部に、液体を封入して構成されている。つまり、第2のヒートパイプ41は、扁平に形成されている。第2のヒートパイプ41は、第1の受熱部37に接続された第1の端部41Aと、第1の端部41Aとは反対側の第2の端部41Bとを有している。つまり、第1の端部41Aは、第2の発熱部品33に熱的に接続されている。また、第2の端部41Bは、ヒートシンク43の近傍に位置している。本実施形態では、第2のヒートパイプ41の直径は、第1のヒートパイプ36の直径よりも小さくなっている。このため、第2のヒートパイプ41が伝達できる熱量は、第1のヒートパイプ36に比して、小さいものになっている。
図4に示すように、第2のヒートパイプ41の一部、すなわち第2の端部41Bおよびその近傍の箇所は、第1のヒートパイプ36の一部と重なり合っている。第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンクが設置される領域45内に配置されている。図6に示すように、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク43の高さの範囲内に配置されている。さらに、図3と図5に示すように、第2のヒートパイプ41は、第1のヒートパイプ36およびヒートシンク43から分離している。図5と図6に示すように、第2のヒートパイプ41は、第1のヒートパイプ36よりも上側に配置している。
ファンユニット44は、ヒートシンク43と第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bとを冷却するためのものである。図3と図5に示すように、ファンユニット44は、カバー51と、カバー51の内部に収容されるファン本体52と、ファン本体52を回転させるモータと、ヒートシンク43に向かって開口した排気口55とを有している。カバー51は、上壁51Aと、下壁51Bと、側壁とを有している。カバー51の上壁51Aに第1の吸気口56が設けられている。カバー51の下壁51Bに第2の吸気口57が設けられている。図4に示すように、ファンユニット44は、ヒートシンク43の直近の位置に配置されている。このため、ファンユニット44とヒートシンク43との間の隙間は極力小さくなっており、ファンユニット44から送られる空気が周囲に漏れないようになっている。
ヒートシンク43は、第1の発熱部品32を冷却するためのものである。ヒートシンク43は、第1のヒートパイプ36の他方の端部36Bに接続されている。図5と図6に示すように、ヒートシンク43は、複数のフィン43Aを連結して形成されている。ヒートシンク43は、「L」字形の断面形状を有する本体61と、第2のヒートパイプ41が通される開放部62と、を有している。図6に示すように、開放部62は、ファンユニット44から離れて配置している。
ヒートシンク43は、第1のヒートパイプ36が通される挿通孔63と、各フィン43Aと第2のヒートパイプ41とを熱的に接続する接続部64と、を有している。図4に示すように、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンクが設置される領域45内に配置されている。図6に示すように、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク43の高さの範囲内に配置されている。
続いて、図5、図6を参照して、冷却装置25の冷却作用について説明する。第1の発熱部品32で発生した熱は、第1の受熱部37に受熱される。第1の受熱部37に伝えられた熱は、第1のヒートパイプ36を介してヒートシンク43に伝達される。ヒートシンク43において、当該熱は、ファンユニット44から送られる空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。また、第2の発熱部品33から発生した熱は、第2の受熱部42に伝達される。第2の受熱部42に伝達された熱は、第2のヒートパイプ41の第1の端部41Aから第2の端部41Bに伝達される。第2の端部41Bにおいて、当該熱は、ファンユニット44から送られる空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。
以上が、電子機器の第1の実施形態である。第1の実施形態によれば、第2のヒートパイプ41の一部は、第1のヒートパイプ36の一部と重なり合うため、第1および第2のヒートパイプ36、41を設置する際に、筐体21内のスペースの使用効率を向上することができる。この構成によれば、第1のヒートパイプ36は、第2のヒートパイプ41を迂回して配置する必要がない。このため、第1のヒートパイプ36は、第1の発熱部品32とファンユニット44とを最短距離で結ぶことができる。また、この構成によれば、第2のヒートパイプ41は、第1のヒートパイプ36を迂回して配置する必要がない。このため、ヒートパイプ41は、第2の発熱部品33とファンユニット44とを最短距離で結ぶことができる。これにより、両ヒートパイプ36、41で伝達中の熱が、筐体21の内部で放出されることを防止して、第1の発熱部品32と第2の発熱部品33の冷却効率を向上できる。
この場合、ヒートシンク43は、開放部62を有し、開放部62に第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bが通される。この構成によれば、第2のヒートパイプ41をヒートシンク43の設置スペースに一部重複した位置か、またはヒートシンク43の設置スペース内に配置することができる。このため、筐体21内において、冷却装置25が占めるスペースを小さくすることができる。
この場合、第2のヒートパイプ41は、第1のヒートパイプ36およびヒートシンク43から分離している。この構成によれば、第1のヒートパイプ36およびヒートシンク43と、第2のヒートパイプ41と、を熱的に分離して配置できる。このため、第1の発熱部品32と、第2の発熱部品33との間で発熱量に違いがある場合には、発熱量が多いヒートパイプから発熱量の小さいヒートパイプに向けて熱が逆流することを防止できる。
この場合、開放部62は、ファンユニット44から離れている。この構成によれば、ファンユニット44からの空気が開放部62を経由して、筐体21の内部に漏れ出してしまうことを極力防止できる。このため、開放部62を設けたとしても、第1の発熱部品32と第2の発熱部品33との冷却効率が損なわれることがなく、効率よくこれらを冷却することができる。
この場合、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンクが設置される領域45内に配置される。この構成によれば、第2のヒートパイプ41をヒートシンク43の設置領域に重ねて配置することができる。このため、より一層冷却装置25を省スペース化することができる。
この場合、第2のヒートパイプ41の直径は、第1のヒートパイプ36の直径よりも小さくなっている。この構成によれば、上記のように、ヒートシンクが設置される領域45内に第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bを配置する際に、レイアウトの設定を容易にすることができる。
この場合、第2のヒートパイプ41は、第1のヒートパイプ36よりも上側に配置している。この構成によれば、直径が大きく、かつ重量が大きい第1のヒートパイプ36を第2のヒートパイプ41よりも下側に配置することができる。これにより、筐体21内において、冷却装置25を安定的に設置できる。
この場合、第2の発熱部品33の発熱量は、第1の発熱部品32の発熱量よりも小さくなっている。通常、ヒートパイプの熱伝導性能は、その直径の大きさに依存する。この構成によれば、第2のヒートパイプ41の直径が第1のヒートパイプ36よりも小さい場合であっても、第2の発熱部品33の冷却が滞る事態を防止できる。
この場合、第1の発熱部品32は、中央演算処理装置であり、第2の発熱部品33は、ノースブリッジである。この構成によれば、プリント回路板15上の主要な部品について、それぞれ効率良く冷却することができる。
この場合、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク43の高さの範囲内に配置される。この構成によれば、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bを、ヒートシンク43の設置に必要なスペースと同等なスペースの範囲内に配置することができる。これにより、冷却装置25をより一層省スペース化することができる。
この場合、第2のヒートパイプ41は、扁平に形成される。この構成によれば、第2のヒートパイプ41を第1のヒートパイプ36と一部重複させて配置する箇所において、厚み寸法の増大を防止することができる。これにより、冷却装置25を省スペース化できる。また、この構成によれば、開放部62に必要なスペースを小さくすることができ、ヒートシンク43を薄型化できる。これにより、冷却装置25の一層の薄型化を図ることができる。
この場合、第1のヒートパイプ36は、扁平に形成される。この構成によれば、第2のヒートパイプ41を第1のヒートパイプ36と一部重複させて配置する箇所において、厚み寸法の増大を防止して、冷却装置25を省スペース化できる。
この場合、ヒートシンク43は、L字形の断面形状を有する。この構成によれば、ヒートシンク43に開放部62を設ける場合であっても、冷却装置25の構造を簡略化することができる。また、冷却装置25を組み立てる際に、第2のヒートパイプ41の組付けを簡単に行うことができる。
続いて、図7と図8を参照して、電子機器の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータ71は、冷却装置72の構造が第1の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第1の実施形態と共通している。このため、主として異なる部分について説明し、共通する部分については共通の符号を付して説明を省略する。
ポータブルコンピュータ71の冷却装置72は、第1の受熱部37、第2の受熱部42、第1のヒートパイプ36、第2のヒートパイプ41、ヒートシンク73、およびファンユニット44を有している。
ヒートシンク73は、「U」字状の断面形状を有する本体74と、第2のヒートパイプ41が通される開放部75と、を有している。ヒートシンク73は、複数のフィン73Aを連結して形成されている。ヒートシンク73は、第1のヒートパイプ36が通される挿通孔63と、各フィン73Aと第2のヒートパイプ41とを熱的に接続する接続部64と、を有している。このため、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク73が設置される領域内に配置されている。また、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク73の高さの範囲内に配置されている。
続いて、図7と図8を参照して、冷却装置72の冷却作用について説明する。第1の発熱部品32で発生した熱は、第1の受熱部37に伝えられる。第1の受熱部37に伝えられた熱は、第1のヒートパイプ36を介してヒートシンク73に伝達される。ヒートシンク73において、当該熱は、ファンユニット44から送られた空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。また、第2の発熱部品33から発生した熱は、第2の受熱部42に伝達される。第2の受熱部42に伝達された熱は、第2のヒートパイプ41の第1の端部41Aから第2の端部41Bに伝達される。第2の端部41Bにおいて、当該熱は、ファンユニット44から送られる空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。
以上が、第2の実施形態であるが、上記のように、ヒートシンク73が「U」字状になっている場合であっても、第1の発熱部品32および第2の発熱部品33の冷却効率を損なうことなく、冷却装置72の省スペース化を図ることができる。
続いて、図9と図10を参照して、電子機器の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータ81は、冷却装置82の構造が第1の実施形態のものと異なっているが、他の部分は第1の実施形態と共通している。このため、主として異なる部分について説明し、共通する部分については共通の符号を付して説明を省略する。
ポータブルコンピュータ81の冷却装置82は、第1の受熱部37、第2の受熱部42、第1のヒートパイプ36、第2のヒートパイプ41、ヒートシンク83、およびファンユニット44を有している。
ヒートシンク83は、本体85と、第2のヒートパイプ41が通される開放部である貫通孔84と、を有している。ヒートシンク83は、複数のフィン83Aを連結して形成されている。ヒートシンク83は、第1のヒートパイプ36が通される挿通孔63と、各フィン83Aと第2のヒートパイプ41とを熱的に接続する接続部64と、を有している。このため、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク83が設置される領域内に配置されている。また、第2のヒートパイプ41の第2の端部41Bは、ヒートシンク83の高さの範囲内に配置されている。
続いて、図9、図10を参照して、冷却装置82の冷却作用について説明する。第1の発熱部品32で発生した熱は、第1の受熱部37に伝えられる。第1の受熱部37に伝えられた熱は、第1のヒートパイプ36を介してヒートシンク83に伝達される。ヒートシンク83において、当該熱は、ファンユニット44から送られた空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。また、第2の発熱部品33から発生した熱は、第2の受熱部42に伝達される。第2の受熱部42に伝達された熱は、第2のヒートパイプ41の第1の端部41Aから第2の端部41Bに伝達される。第2の端部41Bにおいて、当該熱は、ファンユニット44から送られる空気に伝達され、排気孔28を経由して筐体21の外部に排出される。
以上が、第3の実施形態である。本実施形態によれば、上記のように、開放部が貫通孔84で構成される場合であっても、第1の発熱部品32および第2の発熱部品33の冷却効率を損なうことなく、筐体21内の使用スペースを低減できる。
本発明の電子機器は、ポータブルコンピュータ用に限らず、例えば携帯情報端末のようなその他の電子機器に対しても実施可能である。その他、電子機器は、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
第1の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを示す斜視図。 図1に示すポータブルコンピュータの筐体内に収容される冷却装置を、第2のケースを取り外した状態で示す下面図。 図2に示す冷却装置を下方から示す斜視図。 図3に示す冷却装置を下方から示す下面図。 図3に示す冷却装置を上方から示す斜視図。 図2に示すF6―F6線に沿った断面図。 第2の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを第2のケースを取り外した状態で示す下面図。 第2の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを示す断面図。 第3の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを第2のケースを取り外した状態で示す下面図。 第3の実施形態に係る電子機器の一例であるポータブルコンピュータを示す断面図。
符号の説明
11、71、81…ポータブルコンピュータ、21…筐体、25、72、82…冷却装置、32…第1の発熱部品、33…第2の発熱部品、36…第1のヒートパイプ、41…第2のヒートパイプ、41A…第1の端部、41B…第2の端部、43、73、83…ヒートシンク、44…ファンユニット、45…ヒートシンクが設置される領域、62、75…開放部、84…貫通孔

Claims (13)

  1. 筐体と、
    前記筐体の内部に収容される第1の発熱部品および第2の発熱部品と、
    前記筐体の内部に収容される冷却装置と、
    を具備し、
    前記冷却装置は、
    前記第1の発熱部品を冷却するためのヒートシンクと、
    前記第1の発熱部品と前記ヒートシンクとを熱的に接続する第1のヒートパイプと、
    前記第2の発熱部品に熱的に接続する第1の端部と、前記ヒートシンクの近傍に位置する第2の端部と、を有する第2のヒートパイプと、
    前記ヒートシンクと前記第2のヒートパイプの第2の端部とを冷却するファンユニットと、
    を含み、
    前記第2のヒートパイプの一部は、前記第1のヒートパイプの一部と重なり合うことを特徴とする電子機器。
  2. 前記ヒートシンクは、開放部を有し、この開放部に前記第2のヒートパイプの第2の端部が通されることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記第2のヒートパイプは、前記第1のヒートパイプおよび前記ヒートシンクから分離していることを特徴とする請求項2に記載の電子機器。
  4. 前記開放部は、前記ファンユニットから離れていることを特徴とする請求項3に記載の電子機器。
  5. 前記第2のヒートパイプの前記第2の端部は、前記ヒートシンクが設置される領域内に配置されることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電子機器。
  6. 前記第2のヒートパイプの直径は、第1のヒートパイプの直径よりも小さいことを特徴とする請求項5に記載の電子機器。
  7. 前記第2のヒートパイプは、前記第1のヒートパイプよりも上側に配置することを特徴とする請求項6に記載の電子機器。
  8. 前記第2の発熱部品の発熱量は、前記第1の発熱部品の発熱量よりも小さいことを特徴とする請求項6または請求項7に記載の電子機器。
  9. 前記第1の発熱部品は、中央演算処理装置であり、前記第2の発熱部品は、ノースブリッジであることを特徴とする請求項8に記載の電子機器。
  10. 前記第2のヒートパイプの前記第2の端部は、前記ヒートシンクの高さの範囲内に配置されることを特徴とする請求項3ないし請求項9のいずれか1項に記載の電子機器。
  11. 第2のヒートパイプは、扁平に形成されることを特徴とする請求項10に記載の電子機器。
  12. 第1のヒートパイプは、扁平に形成されることを特徴とする請求項11に記載の電子機器。
  13. 前記ヒートシンクは、L字形の断面形状を有することを特徴する請求項3ないし請求項12のいずれか1項に記載の電子機器。
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