JP2023093174A - 電子機器、冷却モジュール、及びヒートシンク - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートシンクの下流側に障害物がある場合にもヒートシンクを流れる空気流量の低下を抑制する。【解決手段】電子機器は、筐体と、発熱体と、ファンとヒートシンクと熱輸送デバイスとを有し、前記発熱体を冷却する冷却モジュールと、を備え、前記ヒートシンクは、ベースプレート部と、前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に前記排気口からの空気が流れる空気流路を形成した複数のフィンと、前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、を有する。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、冷却モジュールを備えた電子機器、冷却モジュール、及びヒートシンクに関する。

ノート型ＰＣのような電子機器は、ＣＰＵ等の発熱体を冷却するための冷却モジュールを搭載している（例えば特許文献１参照）。この種の冷却モジュールとしては、ヒートパイプ等の熱輸送デバイスと、熱輸送デバイスで輸送されたＣＰＵ等の熱を筐体外に排出するヒートシンク及びファンと、を備えた構成がある。

特許第６９３４０９３号公報

一般的なヒートシンクは、平行に並んだ複数枚のプレート状のフィンを備え、各フィン相互間の隙間にファンからの空気が流されることで、熱輸送デバイスから受けた熱を放熱する。

ところで、例えば上記特許文献１の構成では、筐体は、フィンを通過した空気の排気口を後側面に排気口を有する。ところが、この後側面には、ディスプレイを搭載した蓋体を連結するためのヒンジ装置が対向している。この場合、ヒンジ装置の位置や形状等によっては、筐体排気口の一部がヒンジ装置によって塞がれる。そうすると、ヒートシンクを通過する空気の流量が低下してモジュール全体の冷却性能が低下し、システムパフォーマンスも低下する懸念がある。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、ヒートシンクの下流側に障害物がある場合にもヒートシンクを流れる空気流量の低下を抑制することができる電子機器、冷却モジュール、及びヒートシンクを提供することを目的とする。

本発明の第１態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、ファンと、前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、前記発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクに輸送する熱輸送デバイスとを有し、前記発熱体を冷却する冷却モジュールと、を備え、前記ヒートシンクは、ベースプレート部と、前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に前記排気口からの空気が流れる空気流路を形成した複数のフィンと、前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、を有する。

本発明の第２態様に係る冷却モジュールは、ファンと、前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、前記ヒートシンクと接続された熱輸送デバイスと、を備え、前記ヒートシンクは、ベースプレート部と、前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に前記排気口からの空気が流れる空気流路を形成した複数のフィンと、前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、を有する。

本発明の第３態様に係るヒートシンクは、ベースプレート部と、前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に空気が流通可能な空気流路を形成した複数のフィンと、前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、を備える。

このような構成によれば、ヒートシンクは、その下流側にヒンジ装置のような障害物がある場合でも傾斜プレート部による整流作用により、通過した空気を障害物を避けつつ円滑に排気することが可能となり、空気流量を増加させることができる。

本発明の一態様によれば、ヒートシンクの下流側に障害物がある場合にもヒートシンクを流れる空気流量の低下を抑制することができる。

図１は、一実施形態に係る電子機器を上から見下ろした模式的な平面図である。 図２は、筐体の内部構造を模式的に示す平面図である。 図３Ａは、図２中のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線に沿う模式的な断面図である。 図３Ｂは、図３Ａに示す状態から蓋体を筐体の上に閉じた状態を示す断面図である。 図４は、ヒートシンクの斜視図である。 図５Ａは、ヒートシンクの一部を分解した正面図である。 図５Ｂは、図５Ａに示すフィン同士を接合した状態を示す正面図である。

以下、本発明に係る電子機器について、これに搭載された冷却モジュール及びヒートシンクとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係る電子機器１０を上から見下ろした模式的な平面図である。図１に示すように、電子機器１０は、クラムシェル型のノート型ＰＣであり、蓋体１２と筐体１４とがヒンジ装置１６で相対的に回動可能に連結されている。本発明に係る電子機器は、ノート型ＰＣ以外、例えばデスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、又はゲーム機等でもよい。

蓋体１２は、薄い扁平な箱体である。蓋体１２には、ディスプレイ１８が搭載されている。ディスプレイ１８は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイである。

以下、筐体１４及びこれに搭載された各要素について、蓋体１２を筐体１４間を図１に示すように開いてキーボード２０を操作する姿勢を基準とし、手前側を前、奥側を後、幅方向を左右、高さ方向（筐体１４の厚み方向）を上下、と呼んで説明する。

筐体１４は、扁平な箱体である。ヒンジ装置１６は、筐体１４の後側面１４ａに連結されている。筐体１４は、上面及び四周側面を形成する上カバー部材１４Ａと、下面を形成する下カバー部材１４Ｂとで構成されている。上カバー部材１４Ａは、下面が開口した略バスタブ形状を有する。下カバー部材１４Ｂは、略平板形状を有し、上カバー部材１４Ａの下面開口を閉じる蓋体となる。カバー部材１４Ａ，１４Ｂは、厚み方向に重ね合わされて互いに着脱可能に連結される。筐体１４の上面１４ｂには、キーボード２０及びタッチパッド２１が設けられている。

図２は、筐体１４の内部構造を模式的に示す平面図である。図２は、筐体１４をキーボード２０の少し下で切断した模式的な平面断面図である。

図２に示すように、筐体１４の内部には、冷却モジュール２２と、マザーボード２４と、バッテリ装置２６とが設けられている。筐体１４の内部には、さらに各種の電子部品や機械部品等が設けられる。

マザーボード２４は、電子機器１０のメインボードとなるプリント基板である。マザーボード２４は、筐体１４の後方寄りに配置され、左右方向に沿って延在している。マザーボード２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２４ａ及びＧＰＵ（Graphics Processing Unit）２４ｂの他、通信モジュール、及び記憶装置等の各種電子部品が実装されている。マザーボード２４は、キーボード２０の下に配置され、キーボード２０の裏面及びカバー部材１４Ａの内面１４Ａａ（図３Ａ参照）にねじ止めされている。マザーボード２４は、上面がカバー部材１４Ａに対する取付面となり、下面がＣＰＵ２４ａ等の実装面となる。

ＣＰＵ２４ａは、マザーボード２４の中央やや左寄りに配置されている。ＣＰＵ２４ａは、電子機器１０の主たる制御や処理に関する演算を行う処理装置である。ＧＰＵ２４ｂは、マザーボード２４の中央やや右寄りに配置されている。ＧＰＵ２４ｂは、３Ｄグラフィックス等の画像描写に必要な演算を行う。

バッテリ装置２６は、電子機器１０の電源となる充電池である。バッテリ装置２６は、マザーボード２４の前方に配置され、筐体１４の前端部に沿って左右に延在している。

次に、冷却モジュール２２の構成を説明する。

ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂは、筐体１４内に搭載された電子部品中で最大級の発熱量の発熱体である。そこで、冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂが発生する熱を吸熱及び拡散し、筐体１４外へと排出する。冷却モジュール２２の冷却対象となる電子部品は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂ以外でもよい。冷却モジュール２２は、マザーボード２４の実装面の下に積層される。

図２に示すように、冷却モジュール２２は、２本１組のヒートパイプ２８と、左右一対のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒと、左右一対のファン３２Ｌ，３２Ｒと、ベーパーチャンバ３４とを備える。

ヒートパイプ２８は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂと、ヒートシンク３０との間を接続し、高効率な熱輸送を可能とする熱輸送デバイスである。図２に示すヒートパイプ２８は、２本のヒートパイプを２本１組で並列して用いているが、ヒートパイプは１本や３本以上で用いてもよい。ヒートパイプ２８は、扁平な金属パイプに形成した密閉空間に作動流体を封入したものである。作動流体は、密閉空間内で相変化を生じながら流通しながら熱を輸送する。金属パイプは、銅又はアルミニウム等の熱伝導率が高い金属で形成される。作動流体としては、例えば水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。密閉空間内には、例えば金属製の細線を綿状に編んだメッシュや多孔質層等で形成されたウィックが設けられている。

ヒートパイプ２８は、受熱部となる中央部がＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂに押し付けられる。ヒートパイプ２８は、放熱部となる左右の端部がそれぞれヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの下面３０ｄに接合される（図３Ａ参照）。

図２に示すように、左側のファン３２Ｌは、左側のヒートシンク３０Ｌの直前に配置されている。つまりヒートシンク３０Ｌは、ファン３２Ｌの後向きに開口した排気口３２ａに面して配置されている。ファン３２Ｌは、ファン筐体３２ｂの内部に収容されたインペラ３２ｃ（図３Ａ参照）をモータによって回転させる遠心ファンである。ファン筐体３２ｂは、その上下面の一方又は両方に開口した吸気口３２ｄを有する。ファン３２Ｌは、吸気口３２ｄから吸い込んだ空気を排気口３２ａから排出する。排気口３２ａからの送風は、ヒートシンク３０Ｌを通過し、放熱を促進する。

右側のファン３２Ｒは、大きさ等は多少異なるが、基本的な構成は左側のファン３２Ｌと左右対称である。そこで、ファン３２Ｒの各要素については、上記したファン３２Ｌの各要素と同一の参照符号を図中に付して、詳細な説明を省略する。

ベーパーチャンバ３４は、２枚の薄い金属プレートの間に密閉空間を形成し、この密閉空間に作動流体を封入したものである。金属プレートは、銅又はアルミニウムのような熱伝導率が高い金属で形成される。ベーパーチャンバ３４は、金属パイプに代えて２枚の金属プレートを用いている点がヒートパイプ２８と異なるが、それ以外の構造、つまり作動流体の種類やウィックの構成等は、ヒートパイプ２８のものと同一又は同様でよい。

本実施形態の冷却モジュール２２は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂの表面にベーパーチャンバ３４が積層され、ベーパーチャンバ３４の表面にヒートパイプ２８が積層されている。ヒートパイプ２８は、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの下面３０ｄに積層されている（図３Ａ参照）。

次に、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒ及びその周辺部の構成を説明する。

図３Ａは、図２中のＩＩＩＡ－ＩＩＩＡ線に沿う模式的な断面図である。図３Ａは、蓋体１２を筐体１４から開き、互いの面方向を１２０度で交差させた状態で、ヒートシンク３０Ｌ及びその周辺部を拡大した側面断面図である。図３Ｂは、図３Ａに示す状態から蓋体１２を筐体１４の上に閉じた状態を示す断面図である。

本実施形態において、右側のヒートシンク３０Ｒは、大きさ等は多少異なるが、基本的な構成は左側のヒートシンク３０Ｌと左右対称である。そこで、以下では、左側のヒートシンク３０Ｌについて代表的に説明する。右側のヒートシンク３０Ｒの各要素については、左側のヒートシンク３０Ｌの各要素と同一の参照符号を図中に付して詳細な説明を省略する。

先ず、ヒートシンク３０Ｌの周辺にある筐体１４及びヒンジ装置１６の構成を説明する。

図２及び図３Ａに示すように、筐体１４の後側面１４ａには、ヒンジ装置１６の設置スペースとなる凹状部１４ｃが形成されている。凹状部１４ｃは、後側面１４ａの左右長手方向に沿って延在している。凹状部１４ｃの前側の内壁面には、筐体排気口３６が開口している。筐体排気口３６は筐体１４の内外を貫通する貫通孔である。筐体排気口３６は、例えば複数のスリットを並べた構造や多数の穴を並べたメッシュ構造等である。

本実施形態のヒンジ装置１６は、シャフト１６ａと、ヒンジ筐体１６ｂと、トルク発生器１６ｃとを有する。

シャフト１６ａは、蓋体１２と筐体１４の回転軸となる金属丸棒である。ヒンジ筐体１６ｂは、図３Ａ中で、蓋体１２の下縁部１２ａの表面から前方に向かって垂直に突出している。このようにヒンジ筐体１６ｂは、蓋体１２の下縁部１２ａから顎状に突出している。ヒンジ筐体１６ｂは、凹状部１４ｃに収容され、凹状部１４ｃの左右幅略全長に亘って延在する。これによりヒンジ装置１６は、ヒンジ筐体１６ｂが左右方向に沿って延在した、いわゆるワンバー形状に構成されている。ヒンジ筐体１６ｂは、左右一対設けられてもよい。

シャフト１６ａは、ヒンジ筐体１６ｂの左右両端にそれぞれ設けられている。シャフト１６ａの一端部は、ヒンジ筐体１６ｂに収容され、蓋体１２と固定される。シャフト１６ａの他端部は、凹状部１４ｃの左右内壁面を貫通し、筐体１４に対してトルク発生器１６ｃを介して回転可能に支持される。

図３Ａに示すように、ヒンジ筐体１６ｂは、シャフト１６ａを支持する左右両端を除く中央部に流路形成部１６ｄが形成されている。流路形成部１６ｄは、断面略弾丸状のヒンジ筐体１６ｂの図３Ａ中で上面を切り欠いたように形成されている。流路形成部１６ｄは、筐体排気口３６から出た空気の通り道となる。流路形成部１６ｄは、蓋体１２内から筐体１４内への配線の通り道にもなる。

図３Ａに示すように蓋体１２が筐体１４から開かれた状態で、流路形成部１６ｄは、ヒンジ筐体１６ｂの先端面１６ｅと、筐体排気口３６の上縁部３６ａとの間に上開口３８を形成する。この際、筐体排気口３６の下流側にある凹状部１４ｃの下角部１４ｄと、ヒンジ筐体１６ｂとの間には下開口３９が形成される。開口３８，３９は、筐体排気口３６を通過した空気を通過させる部分である。

図３Ｂに示すように蓋体１２が筐体１４の上に閉じられた状態では、下開口３９は維持されるが、上開口３８は蓋体１２によって閉塞される。なお、図３Ａ及び図３Ｂから明らかなように、蓋体１２が少しでも筐体１４から開かれていれば、上開口３８は開放され、空気の通過が可能となる。

図４は、ヒートシンク３０Ｌ（３０Ｒ）の斜視図である。

図２～図４に示すように、ヒートシンク３０Ｌは、ベースプレート部４０と、トッププレート部４１と、複数のフィン４２と、傾斜プレート部４４と、上下２段の空気流路４６，４７とを備える。

ベースプレート部４０は、ヒートシンク３０Ｌの下面を形成するプレート状部である。トッププレート部４１は、ヒートシンク３０Ｌの上面を形成するプレート状部である。プレート部４０，４１は、相互間にフィン４２の起立高さ分の隙間を設けて互いに平行している。プレート部４０，４１は、それぞれファン筐体３２ｂの下面及び上面と平行に配置されている。

ベースプレート部４０は、ファン筐体３２ｂの下面と略同一平面上に配置され、各空気流路４７の下面開口を閉塞している。トッププレート部４１はファン筐体３２ｂの上面と略同一平面上に配置され、各空気流路４６の上面開口を閉塞している。ヒートパイプ２８は、プレート部４０，４１のいずれか一方の表面に半田付け等で接合される。ヒートパイプ２８をいずれのプレート部４０，４１に接続するかは、筐体１４に対するマザーボード２４の組付方向等に基づいて設定すればよい。本実施形態では、ヒートパイプ２８はベースプレート部４０の表面に接合されている。トッププレート部４１は省略されてもよい。

各フィン４２は、プレート部４０，４１間で起立すると共に、互いに隙間を設けて左右方向に並んでいる。これにより各フィン４２は、隣接する相互間の隙間にそれぞれ空気流路４６，４７を形成している。空気流路４６，４７は、排気口３２ａからの空気が流通する流路であり、ヒートシンク３０Ｌの前側面３０ａから後側面３０ｂまで貫通している。

傾斜プレート部４４は、各フィン４２，４２間の隙間に形成された空気流路を、上下２段の空気流路４６，４７に仕切るプレート形状部である。傾斜プレート部４４は、空気流路４６，４７の上流側から下流側に向かって次第にベースプレート部４０から離間する方向へと傾斜している。つまり傾斜プレート部４４は、ベースプレート部４０とトッププレート部４１との間で、これらプレート部４０，４１の面方向（前後左右）対して後ろ上がりに傾斜した姿勢で設けられている。ヒートパイプ２８がトッププレート部４１に接続された構成であっても、傾斜プレート部４４の傾斜方向は上記と同じでよい。但し、ヒンジ装置１６の構造や配置等によっては、ヒートシンク３０Ｌを通過した空気を主として下開口３９側に流した方が好ましい場合もある。そこで、この場合は、ヒートパイプ２８がプレート部４０，４１のいずれに接続されているか否かに関わらず、傾斜プレート部４４は、空気流路４６，４７の上流側から下流側に向かって次第にベースプレート部４０に近接するする方向へと傾斜する構成とするとよい。本実施形態では、傾斜プレート部４４の表面、特に空気流路４６側の表面はフラットな傾斜面であるが、多少の凹凸や湾曲等があることを妨げるものではない。

図５Ａは、ヒートシンク３０Ｌの一部を分解した正面図である。図５Ｂは、図５Ａに示すフィン４２同士を接合した状態を示す正面図である。

図４～図５Ｂに示すように、フィン４２は、１枚の金属プレート５０にプレス加工或いは曲げ加工を施したものである。金属プレート５０は、例えば銅又はアルミニウムのような熱伝導率が高い金属のプレートである。

各フィン４２は、第１突出片５０ａと、第２突出片５０ｂと、傾斜部５０ｃとを有する。

第１突出片５０ａは、フィン４２の起立方向、つまり筐体１４の上下方向での下端部を直角に屈曲させたヒレ状部分である。第２突出片５０ｂは、フィン４２の起立方向での上端部を直角に屈曲させたヒレ状部分である。各突出片５０ａ，５０ｂは、隣接するフィン４２に向かって同一方向に突出している。

傾斜部５０ｃは、各フィン４２の起立高さでの中央付近に設けられ、フィン４２の奥行方向に向かって後ろ上がりに傾斜したクランク形状部分である。傾斜部５０ｃは、突出片５０ａ，５０ｂ間でクランク状に２回直角に屈曲されている。傾斜部５０ｃの幅は、突出片５０ａ，５０ｂの突出長と同一である。

各フィン４２は、それぞれの第１突出片５０ａが互いに連続して並んでプレート状に形成されることでベースプレート部４０を構成している。各フィン４２は、第２突出片５０ｂが互いに連続して並んでプレート状に形成されることでトッププレート部４１を構成している。各フィン４２は、傾斜部５０ｃが互いに連続して並んでプレート状に形成されることで傾斜プレート部４４を構成している。

ここで、ヒートシンク３０Ｌの製造方法の一手順を説明する。

この製造方法は、先ず、各フィン４２を構成する金属プレート５０をヒートシンク３０Ｌの必要枚数準備する。続いて、各金属プレート５０に第１突出片５０ａを形成する工程と、第２突出片５０ｂを形成する工程と、第１端部と前記第２端部との間の中央部分に傾斜部５０ｃを形成する工程と、を実施する（図５Ａ参照）。これら３つの工程は、プレス加工機で同時に行ってもよいし、曲げ加工機で順不同に行ってもよい。

次に、突出片５０ａ，３６ｂ及び傾斜部５０ｃを形成した複数枚の金属プレート５０、つまり複数枚のフィン４２を互いに平行に並べる（図５Ａ参照）。この際、各フィン４２の第１突出片５０ａ同士を互いに連続させてプレート状に配置し、第２突出片５０ｂ同士も互いに連続させてプレート状に配置する。同様に、各フィン４２の傾斜部５０ｃ同士も互いに連続させてプレート状に配置する。そして、隣接するフィン４２同士を溶接等で接合する（図４及び図５Ｂ参照）。接合位置は限定されないが、例えば各突出片５０ａ，５０ｂの先端面を隣接するフィン４２の表面に接合し、傾斜部５０ｃの一方の屈曲部を隣接するフィン４２の他方の屈曲部に接合する。これによりヒートシンク３０Ｌの製造が完了する。

このような製造方法は、小型且つ複雑な形状を有し、その製造が難しいヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの製造効率を向上させることができる。換言すれば、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、このように各所に屈曲部を形成した金属プレート５０を積層した構造であるため、製造が容易であるという利点がある。

ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの構造や製造方法は、上記に限られない。例えばヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、突出片５０ａ，５０ｂを形成せず、傾斜部５０ｃのみを形成した金属プレート５０の上下端部にプレート部４０，４１を形成するフラットな金属プレートをそれぞれ接合して製造してもよい。

次に、ヒートシンク３０Ｌの筐体１４内での配置について説明する。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ヒートシンク３０Ｌは、前側面３０ａがファン３２Ｌの排気口３２ａに面して配置され、後側面３０ｂが筐体排気口３６に面して配置される。この際、ヒートシンク３０Ｌの上面３０ｃは、上カバー部材１４Ａの内面１４Ａａに近接し、内面１４Ａａに沿って配置される。ヒートシンク３０Ｌの下面３０ｄは、下カバー部材１４Ｂの内面１４Ｂａに沿って配置されると共に、内面１４Ｂａとの間にヒートパイプ２８の板厚よりも大きな隙間を設けて配置される。

ヒートパイプ２８は、ベースプレート部４０の表面、つまりヒートシンク３０Ｌの下面３０ｄに半田付け等で接合されている。下面３０ｄの前側の略半分の領域には、一段上に凹んだ段差が設けられている。この段差には、ファン筐体３２ｂの下面を形成するカバープレート３２ｅが挿入され、半田付け等で接合されている。

ヒートシンク３０Ｌは、前側面３０ａが空気流路４６，４７の入口となる。本実施形態の場合、前側面３０ａは、後方に向かって次第に上に傾斜した傾斜面で形成されている。一方、ファン３２の排気口３２ａも前側面３０ａと対向する傾斜面で形成されている。これにより排気口３２Ａと前側面３０ａは、互いにほとんど隙間なく対向し、連通している。前側面３０ａ及び排気口３２ａは、上下方向に沿う鉛直面で構成されてもよい。

図３Ａ示すように、蓋体１２が筐体１４から開かれた状態での筐体１４の側面視で、ヒートシンク３０Ｌは、傾斜プレート部４４に沿って延在し、傾斜プレート部４４を通過する直線Ｌが、ヒンジ筐体１６ｂの先端面１６ｅと交差する。直線Ｌは、図３Ａ中に１点鎖線で示した仮想の直線であり、傾斜プレート部４４を通過する仮想の平面でも言える。

次に、冷却モジュール２２の動作及びヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの作用効果を説明する。

図３Ａ中に１点鎖線で示す矢印は、空気Ａの流れを模式的に示したものである。ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂの熱は、ベーパーチャンバ３４で吸熱及び拡散されると共に、ヒートパイプ２８に伝達される。ヒートパイプ２８は、ベーパーチャンバ３４から受けた熱を効率よく輸送して、左右のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒに伝達する。

ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、ヒートパイプ２８から受けた熱を各フィン４２により効率的に放熱する。その際、ファン３２Ｌ，３２Ｒからの空気Ａがヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの空気流路４６，４７を通過し、各フィン４２から熱を奪う。そして、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを通過した空気Ａは、筐体排気口３６を通過し、開口３８，３９から筐体１４の外部へと排出される。

ここで、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを通過する空気Ａのうち、上段の空気流路４６を通過する空気Ａ１は、傾斜プレート部４４の後ろ上がりの傾斜に沿って、後方に向かって次第に斜め上方へと整流される。これにより、空気流路４６を通過した空気Ａ１は、筐体排気口３６を通過した後、ヒンジ筐体１６ｂの上部に形成された上開口３８を円滑に通過する。空気Ａ１は、上開口３８を通過した後は、ディスプレイ１８の表面上を流れて後方に排出される。

このように、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、空気流路４６を通過する空気を斜め上方に導くことで、上開口３８に向かって空気を流通させる傾斜プレート部４４を有する。これにより空気流路４６を通過した空気Ａ１は、ヒンジ筐体１６ｂに衝突せず、これを円滑に避けて上開口３８へと流通する。その結果、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、空気流路４６を通過した空気が、その下流側にある障害物（ヒンジ筐体１６ｂ）に衝撃的に衝突して流速が低下し、その流量が減少して熱交換性能が低下することを防止できる。

なお、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを通過する空気Ａのうち、下段の空気流路４７を通過する空気Ａ２は、その下流側にヒンジ筐体１６ｂがあるため、空気流路４６を通過する空気Ａ１よりも流速が低い。しかしながら、空気流路４７から出た空気Ａ２は、流速差のある上部の空気Ａ１に引き寄せられるため、一部はスムーズに上開口３８を通過する。また、空気流路４７から出た空気Ａ２の残部は、下開口３９から筐体１４の外部に排出される。

特に、本実施形態の電子機器１０は、図３Ａに示すように蓋体１２が筐体１４から開かれた使用形態時、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの傾斜プレート部４４の延長線を示す直線Ｌがヒンジ筐体１６ｂの先端面１６ｅと交差する。その結果、傾斜プレート部４４に沿って空気流路４６を流れた空気Ａ１が、ヒンジ筐体１６ｂだけでなく、筐体排気口３６の上縁部３６ａに衝突して減速することも抑制できる。仮に直線Ｌが上を向き過ぎて上縁部３６ａに交差している場合は、空気Ａ１が上縁部３６ａ及びその周辺部に衝突して流速の低下を生じる懸念もあるからである。なお、先端面１６ｅは、直線Ｌが交差する部分に傾斜形状及び曲面形状を有するため、上開口３８を流れる流速の低下を一層抑制できる。

図３Ａは、蓋体１２を筐体１４から１２０度程度開いた状態を示している。しかしながら、上記したように、蓋体１２が筐体１４から少しでも開かれれば、ヒンジ筐体１６ｂによる上開口３８の閉塞が解放される。このため、電子機器１０は、蓋体１２の筐体１４に対する幅広い角度範囲で傾斜プレート部４４による冷却性能の向上効果が得られる。

他方、図３Ｂに示すように蓋体１２が筐体１４の上に完全に閉じられた状態では、図３Ａに示す場合よりも空気Ａの流速や流量は低下する傾向はある。しかしながら、この場合は下開口３９が大きく開放されるため、必要十分な冷却性能は維持できる。

次に、本実施形態に係るヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒ（以下、「実施例」と呼ぶ。）と、傾斜プレート部４４を持たない一般的なヒートシンク（以下、「比較例」と呼ぶ。）との冷却性能についての比較実験の結果を説明する。

表１は、電子機器１０に実施例に係るヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを搭載した場合と、比較例に係るヒートシンクを搭載した場合での冷却性能を測定した比較実験の結果を示す。

先ず、表１において、「ノイズ」はファン３２Ｌ，３２Ｒが発生する音の大きさを、３２、３５、３８（ｄＢ）にそれぞれ固定して、その際のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを通過する空気の流量（ｃｆｍ）を測定した実験結果を示す。表１において、「上部流量（ｃｆｍ）」は、図３Ａ中の上部の上開口３８を通過し、ディスプレイ１８の表面に沿って流れる空気の流量を示す。「下部流量（ｃｆｍ）」は、図３Ａ中の下部の下開口３９を通過し、筐体１４の下に流れる空気の流量を示す。「合計流量（ｃｆｍ）」は、上部流量と下部流量の合計値である。

次に、表１において、「温度（３５ｄＢ）」は、ファン３２Ｌ，３２Ｒを３５（ｄＢ）に固定して、その際の筐体１４の各部温度（℃）の測定結果を示す。「ＡＰＵ温度（℃）」は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂの統合的な処理装置であるＡＰＵ（Accelerated Processing Unit）の表面温度を示す。つまり本実験は、ＣＰＵ２４ａ及びＧＰＵ２４ｂに代えて、ＡＰＵを用いた。「上カバー温度（℃）」、「下カバー温度（℃）」は、それぞれ上カバー部材１４Ａ、下カバー部材１４Ｂの表面温度を示す。「ディスプレイ温度（℃）」は、ディスプレイ１８の表面温度を示す。表１において、「差」は、実施例の測定値から比較例の測定値を引いた値を示す。周囲温度は、例えば２５℃である。

なお、ノイズの大きさを実験条件とした理由は、通常、ノート型ＰＣのような電子機器は、発生するノイズの上限値を設定し、これを超えない範囲で所望の冷却性能を得ることを目標としてサーマル設計を実施しているためである。

表１に示すように、本実験の結果、実施例のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、３２、３５、及び３８（ｄＢ）の全てのノイズにおいて、比較例のヒートシンクよりも流量が大きくなることが分かった。また、実験の結果、実施例のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、各部の測定温度の全てが、比較例のヒートシンクの測定温度よりも、０．６～４．０（℃）低くなることが分かった。この実験結果より、実施例のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒが比較例よりも大きな風量と高い冷却性能を発揮できることが明らかとなった。

以上のように、本実施形態のヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、ベースプレート部４０と、ベースプレート部４０から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に空気が流通可能な空気流路４６，４７を形成した複数のフィン４２と、フィン４２の起立方向で空気流路を２段に仕切るように設けられ、空気流路４６の上流側から下流側に向かって次第にベースプレート部４０から離間する方向へと傾斜した傾斜プレート部４４とを備える。

すなわち、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、筐体１４に搭載された際、その下流側の上開口３８の一部が障害物であるヒンジ筐体１６ｂによって塞がれている。しかしながら、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、空気流路４６の方向を斜め上方に画成する傾斜プレート部４４を備える。このため、電子機器１０は、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒを通過した空気をヒンジ筐体１６ｂを避けつつ流通させることができる。その結果、電子機器１０は、ファン３２Ｌ，３２Ｒの風量が増大して冷却モジュール２２の冷却性能が向上し、システムパフォーマンスも向上する。

特にヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒは、傾斜プレート部４４の上下面による表面積の増加による熱交換性能の向上も見込まれるため、冷却モジュール２２の冷却性能の向上に一層貢献する。ここで、例えば、仮に傾斜プレート部４４を設けず、単にベースプレート部４０の下流側部分を上に折り曲げて傾斜面を形成した構成を考えてみる。この場合は、ベースプレート部の屈曲部に空気が衝突して流速の低下を生じ、さらにヒートシンク全体の表面積も減少するため、その熱交換性能が却って低下する懸念もある。

上記では、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの下流側にある障害物として、ヒンジ筐体１６ｂを例示した。しかしながら、この障害物は、ヒンジ筐体１６ｂ以外でもよい。ヒンジ筐体１６ｂ以外の障害物としては、例えば筐体排気口３６を挙げられる。すなわち、本実施形態の電子機器１０は、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの出口である後側面３０ｂの開口面積と同一以上の開口面積を有する筐体排気口３６を備えるため、障害物としてヒンジ筐体１６ｂを例示した。しかしながら、筐体１４の形状等によっては、筐体排気口３６の開口面積を大きく確保することができず、筐体排気口３６自体が障害物となる可能性がある。この場合、ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒの傾斜プレート部４４は、筐体排気口３６に向かって空気を整流可能な構成とすればよい。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

ヒートシンク３０Ｌ，３０Ｒ及びファン３２Ｌ，３２Ｒは、左右一対ではなく、一方のみで構成されてもよい。

１０ 電子機器
１２ 蓋体
１４ 筐体
１６ ヒンジ装置
１６ａ シャフト
１６ｂ ヒンジ筐体
２２ 冷却モジュール
２８ ヒートパイプ
３０Ｌ，３０Ｒ ヒートシンク
３２Ｌ，３２Ｒ ファン
３８ 上開口
４０ ベースプレート部
４１ トッププレート部
４２ フィン
４４ 傾斜プレート部
４６，４７ 空気流路

Claims (7)

1. 電子機器であって、
   筐体と、
   前記筐体内に設けられた発熱体と、
   ファンと、前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、前記発熱体が発生した熱を前記ヒートシンクに輸送する熱輸送デバイスとを有し、前記発熱体を冷却する冷却モジュールと、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、
   ベースプレート部と、
   前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に前記排気口からの空気が流れる空気流路を形成した複数のフィンと、
   前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、
   を有する
   ことを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器であって、
   ディスプレイを搭載した蓋体と、
   前記筐体と前記蓋体とを相対的に回動可能に連結するヒンジ装置と、
   をさらに備え、
   前記筐体の一側面には、前記ヒートシンクの空気流路を通過した空気を外部に排出するための筐体排気口が設けられ、
   前記ヒンジ装置は、
   前記筐体と前記蓋体との間の回転軸となるシャフトと、
   前記蓋体の表面から突出するように設けられ、前記シャフトの一端部を収容すると共に、前記筐体排気口の一部を覆うように該筐体排気口の下流側に配置されたヒンジ筐体と、
   を有し、
   前記蓋体が前記筐体から開かれた状態で、前記ヒンジ筐体は、その先端面と前記筐体排気口の縁部との間に前記筐体排気口からの空気を通過させる開口を形成し、前記傾斜プレート部は、前記開口に向かって空気を流通させる
   ことを特徴とする電子機器。
3. 請求項２に記載の電子機器であって、
   前記蓋体が前記筐体から開かれた状態での前記筐体の側面視で、前記傾斜プレート部に沿って延在し、該傾斜プレート部を通過する直線が、前記ヒンジ筐体の前記先端面と交差する
   ことを特徴とする電子機器。
4. 請求項２又は３に記載の電子機器であって、
   前記筐体は、上面又は下面を形成するカバー部材を有し、
   前記ヒートシンクは、前記フィンの起立端に設けられ、前記ベースプレート部と平行するトッププレート部をさらに有し、
   前記トッププレート部は、前記カバー部材の内面に近接した位置で、該内面に沿って配置され、
   前記傾斜プレート部の面方向は、前記ベースプレート部及び前記トッププレート部の面方向に対して傾斜している
   ことを特徴とする電子機器。
5. 冷却モジュールであって、
   ファンと、
   前記ファンの排気口に面して配置されたヒートシンクと、
   前記ヒートシンクと接続された熱輸送デバイスと、
   を備え、
   前記ヒートシンクは、
   ベースプレート部と、
   前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に前記排気口からの空気が流れる空気流路を形成した複数のフィンと、
   前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、
   を有する
   ことを特徴とする冷却モジュール。
6. ヒートシンクであって、
   ベースプレート部と、
   前記ベースプレート部から起立すると共に、互いに隙間を設けて並び、相互間に空気が流通可能な空気流路を形成した複数のフィンと、
   前記フィンの起立方向で前記空気流路を２段に仕切るように設けられ、前記空気流路の上流側から下流側に向かって次第に傾斜した傾斜プレート部と、
   を備えることを特徴とするヒートシンク。
7. 請求項６に記載のヒートシンクであって、
   前記フィンの起立端に設けられ、前記ベースプレート部と平行するトッププレート部をさらに備え、
   前記傾斜プレート部の面方向は、前記ベースプレート部及び前記トッププレート部の面方向に対して傾斜している
   ことを特徴とするヒートシンク。

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