JP3555885B2 - ファンユニット及び電子機器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータ等の電子機器の放熱装置に関し、特に、電源回路を内蔵した電子機器の放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、多数の電子部品を内蔵するパーソナルコンピュータ等の電子機器では、ヒートシンクをＣＰＵなど発熱量の大きい部品に接触させて放熱している。ヒートシンクは、部品からの熱エネルギーが伝導するように熱伝導性の良好な材質からなる。そして、ヒートシンクには、空気と接触する面積が十分に大きくなるように、放熱フィンと呼ばれる複数の突起が設けられ、放熱の効率が高められているものがある。
【０００３】
更に、電子機器には、ヒートシンクからの放熱を効果的にするために、空気の流れを発生させるファンを備えたものがある。電子機器に備えられたファンには、電子機器の外部から空気を取り込んで電子機器内部に空気の流れを発生させるものがある。また、他のものとして、電子機器の内部の空気を電子機器外部に排出するものがある。どちらも、電子機器外部から内部を通って再び外部に抜ける空気の流れを発生させることにより、電子機器の部品から発生した熱エネルギーを空気という媒体を介して機器外部に排出することを目的としている。
【０００４】
そして、ヒートシンクあるいはその放熱フィンは、ファンにより空気が良好に流れる位置に配置されるのが好ましく、電子機器は通常そのように設計される。また、ヒートシンクには、機器内部で所望の方向の空気の流れを発生させるように配置した板状の放熱フィンを有するものもある。そのようなヒートシンクによれば、ヒートシンクに接触した部品のみでなく、ヒートシンクと接触していない部品の放熱の効率を上げることもできる。
【０００５】
電子機器の多くは、電子機器の機能を実現する回路（以下、機能回路と称す）の他に、商用電源など外部電源を変換して機能回路に供給する電源回路を内部に有している。例えば、ノート型パーソナルコンピュータでは、機能回路はＣＰＵ及び各種のメモリ等を含み、電源回路はＤＣ／ＤＣコンバータ等を含む。そして、電源回路は一般的に、機能回路よりも発熱量の大きい部品を有している。そして、機能回路には、微弱な信号を扱うため電源回路に比べて低い温度で誤動作を生じるものがある。
【０００６】
そのため、電源回路から発生する熱エネルギーによる機能回路への影響を最小限にするために、通常、熱エネルギーが外部に放出されやすい位置に電源回路を配置する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
電子機器では、電源回路の発生する熱エネルギーを外部に放出することが重要である。また、それだけでなく、機能回路にも十分な冷却を要する部品が存在する場合が多い。
【０００８】
電源回路のように発熱量の大きい回路を、熱エネルギーが外部に放出されやすい位置に配置しようとすると、電源回路と、機能回路内の冷却が必要な部分とがファンから見て異なる方向に配置することが必要な場合が多い。
【０００９】
そのような場合、従来の電子機器では、ファンにより発生する空気の流れを主に一方に向けると、他方が十分に冷却されない場合があった。
【００１０】
複数のファンを設けることで、この問題を解決することが可能であるが、そうすると電子機器は大きくなり、また重くなる。
【００１１】
本発明の目的は、装置規模を増大させずに、電子機器の各部を十分に冷却することができるファンユニット及びそれを用いた電子機器を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のファンユニットは、電子機器の内部の部品を空気の流れにより冷却するファンユニットであって、
空気の流れを発生させるファンと、
部品及び空気と接触しており、該部品から伝導した熱エネルギーを空気に放出することで該部品を冷却すると共に、板状の複数の突起を有し、該突起により前記ファンからの前記空気の流れを複数の方向に分割し、前記空気の流れの一部を第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を第２の回路に向け、さらに、複数の前記突起は、一部が切り取られた形状のものを含み、前記突起で前記第１の回路に方向付けられた前記空気の流れの一部を、前記切り取られた形状により第２の回路に向けるヒートシンクを有している。
【００１３】
したがって、ファンにより生じた空気の流れは、ヒートシンクにより複数の方向に分割されるので、装置規模を増大させずに、複数方向の部品を空気の流れにより十分に冷却することができる。
また、部品からヒートシンクに伝導した熱エネルギーを複数の板状の突起により放出すると共に空気の流れの方向を調整するので、第２の回路をヒートシンクで冷却する際に暖められた空気が、より高温の第１の回路を冷却するのに再び利用される。
また、所定の部品に、より効率的に空気と接触させることができる。
【００１４】
本発明の実施態様によれば、前記ヒートシンクは、分割した前記空気の流れの一部を発熱量の大きい前記第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を前記第１の回路より発熱量の小さい前記第２の回路に向ける。
【００１５】
したがって、熱エネルギーが外部に放出されやすいように配置される場合の多い、発熱量の大きい第１の回路に一部の空気の流れを向けるので、第１の回路で熱せられた空気はそのまま外部に放出することができる。
【００２０】
本発明の実施態様によれば、前記ファンから不要な方向に空気が流れないようにするガイド板を更に有している。
【００２１】
したがって、ガイド板により所望の方向にのみ空気が流れ、他の方向に流れない。
【００２２】
本発明の実施態様によれば、前記ガイド板が前記ヒートシンクと一体的に構成されている。
【００２３】
また、ガイド板はヒートシンクと一体的に構成されているので、空気の流れを堰きとめる際に、空気と接触することによる冷却効果をも発揮する。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、前記ガイド板が前記ヒートシンクと接触している。
【００２５】
したがって、これも同様に、ガイド板が冷却効果を発揮する。
【００２６】
本発明の実施態様によれば、前記第１の回路が前記電子機器の電源回路である。
【００２７】
本発明の実施態様によれば、前記電子機器はパーソナルコンピュータである。
【００２８】
更に、本発明の実施態様によれば、前記パーソナルコンピュータは、ノート型パーソナルコンピュータである。
【００２９】
本発明の電子機器は内部の部品を空気の流れにより冷却して動作する電子機器であって、
空気の流れを発生させるファンと、
複数の板状部を有し、該板状部により前記空気の流れを分割し、前記空気の流れの一部を第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を第２の回路に向け、さらに、複数の前記板状部は、一部が切り取られた形状のものを含み、前記板状部で前記第１の回路に方向付けられた前記空気の流れの一部を、前記切り取られた形状により第２の回路に向ける空気流分割手段を有している。
【００３０】
本発明の実施態様によれば、前記空気流分割手段は、分割した前記空気の流れの一部を発熱量の大きい前記第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を前記第１の回路より発熱量の小さい前記第２の回路に向ける。
【００３３】
本発明の実施態様によれば、前記電子機器は、前記ファンから不要な方向に空気が流れないようにするガイド板を更に有している。
【００３４】
本発明の実施態様によれば、前記第１の回路が電源回路である。
【００３５】
本発明の実施態様によれば、前記空気流分割手段が、前記電子機器の所定の部品から伝導した熱エネルギーを空気に放出することで該部品を冷却するヒートシンクと一体的に設けられている。
【００３６】
本発明の実施態様によれば、前記空気流分割手段が、前記電子機器の筐体を構成する成形部材と一体的に設けられている。
【００３７】
本発明の実施態様によれば、前記電子機器はパーソナルコンピュータである。
【００３８】
本発明の実施態様によれば、前記パーソナルコンピュータは、ノート型パーソナルコンピュータである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。ここでは、電子機器の例としてノート型パーソナルコンピュータについて説明する。
【００４０】
図１は、本実施形態のノート型パーソナルコンピュータに用いられるファンユニット１の構成を示す斜視図である。図１を参照すると、ファンユニット１は、ファン１１、ヒートシンク１２を有している。
【００４１】
ファン１１は、ノート型パーソナルコンピュータ（不図示）の外部から空気を取り込み、空気の流れを発生させる。
【００４２】
ヒートシンク１２には接触部１３、放熱フィン１４及びガイド板１５がある。
【００４３】
接触部１３は、ＣＰＵ等のような発熱量の大きい部品（不図示）と接触し、部品からの熱エネルギーをヒートシンク１２全体に伝導させる。
【００４４】
放熱フィン１４は、空気に広い面積で接触すると共に、ファン１１からの空気の流れを所望の方向に調整する板状の複数の突起である。
【００４５】
ガイド板１５は、ファン１１からの空気を不要な方向に流さないように堰きとめる板状の部分である。本実施形態のガイド板１５は、ファン１１から見て接触部１３及び放熱フィン１４の方向以外の方向を囲んでいる。これにより、接触部１３や放熱フィン１４の方向にのみ空気が流れ、他の方向に流れない。また、ガイド板１５はヒートシンク１２と一体的に構成されているので、空気の流れを堰きとめる際に、空気の流れと接触し、冷却効果をも発揮する。なお、ガイド板１５はヒートシンク１２と一体的に構成されていなくても、ヒートシンク１２と接触していれば冷却効果を発揮する。
【００４６】
図２は、本実施形態のファンユニット１を上面から見た図である。ただし、ファンユニット１が実際にノート型パーソナルコンピュータに実装される場合には、図２の上面が下向きになる。図２を参照すると、放熱フィン１４は、曲面をなす板状の複数の突起であり、ファン１１からの空気の一部を所望の方向に向ける。図２の例では、ファン１１からの空気を図中の下方向に向ける。
【００４７】
また、図２に示すように、接触部１３は、空気と大きな面積で接触し、かつ、後方への空気の流れが妨げられないように舟型の形状となっている。
【００４８】
また、ネジ止め、支持などのためにヒートシンク１２に設けられた、その他の突起や段差等は、全て空気の流れを妨げないような形状とすることが望ましい。
【００４９】
図３は、本実施形態のノート型パーソナルコンピュータのファンユニット１周辺の構成を示す断面図である。なお、図３の断面図はノート型パーソナルコンピュータを裏面側から見たものである。
【００５０】
図３を参照すると、ノート型パーソナルコンピュータは電源回路３１と機能回路３２を有している。また、ノート型パーソナルコンピュータの筐体３５には吸気口３３と排気口３４がある。
【００５１】
電源回路３１は、商用電源がＡＣ／ＤＣコンバータ（不図示）で変換されたＤＣ電源を入力とし、装置内部で使用されるＤＣ電源に更に変換する。そして、電源回路３１から発生する熱エネルギーが機能回路３２の温度を上昇させるのを最小限にするために、電源回路３１は機能回路３２からできるだけ分離され、また装置外部に近い位置に配置されている。
【００５２】
ここで、機能回路３２とは、ノート型パーソナルコンピュータの機能を実現する、ＣＰＵやメモリを含む回路を指す。機能回路３２は、微弱な信号を扱うため電源回路３１に比べて温度による誤動作が生じやすい。つまり、機能回路３２は、その部品の動作補償温度の上限が電源回路３１よりも低い。
【００５３】
吸気口３３は、ノート型パーソナルコンピュータの筐体の上面または底面、或いはその両方に設けられた開口部分であり、ファン１１により外部から空気が取り込まれる部分である。吸気口３３は、ホコリやゴミがノート型パーソナルコンピュータ内に進入するのを防ぐ目的で、メッシュ状であってもよい。また、同じ目的で、吸気口３３にフィルタが設けられていてもよい。また、図３の例では、吸気口３３が方形である例を示したが、他の形状であってもよく、円形は好ましい形状である。
【００５４】
排気口３４は、ノート型パーソナルコンピュータの筐体の側面に設けられた開口部分であり、ファン１１により内部の空気が外部に排出される部分である。排気口３４は、吸気口３３と同様に、メッシュ状であってもよく、また、フィルタが設けられていてもよい。
【００５５】
ファン１１の力で吸気口３３より取り込まれた空気の流れは分割される。放熱フィン１４により図中の下方に調整された空気の流れは、主に電源回路３１の周辺を通った後、排気口３４よりノート型パーソナルコンピュータ外に排気される。放熱フィン１４の無い部分（以下、空気流路と称す）３６を通った空気の流れは、主に機能回路３２の周辺へ向けて拡散する。
【００５６】
本実施形態によれば、ファン１１により生じた空気の流れは、ヒートシンク１２の放熱フィン１４により２つの方向に分割され、一部が電源回路３１の周辺を通って、電源回路３１から生じた熱エネルギーと共にノート型パーソナルコンピュータの外部に排気され、他の一部が空気流路３６を通って機能回路３２に向って拡散して機能回路３２の放熱に利用されるので、電源回路３１と機能回路３２を有するノート型パーソナルコンピュータを効率的に冷却することができる。
【００５７】
また、電源回路３１の熱エネルギーで熱せられた空気は、すぐにノート型パーソナルコンピュータの外部に放出されるので、電源回路３１の大きな熱エネルギーが機能回路３２に伝わりにくく、機能回路３２が誤動作しにくい。
【００５８】
また、機能回路３２からヒートシンク１２に伝導した熱エネルギーを複数の放熱フィン１４で放出しつつ、空気の流れを電源回路３１の方向に調整するので、機能回路３２の放熱により暖められた空気が、より高温となる電源回路３１の放熱に利用され、効率的に放熱を行うことができる。
【００５９】
なお、本実施形態の放熱フィン１４には、一部が切り取られた形状のものがあるが、これらは、放熱フィン１４により方向づけされた空気の一部をヒートシンク１２の接触部１３の方向に流すためのものである。これにより、機能回路３２の中で大きな熱エネルギーを発生させる部品を、より効率的に空気と接触させることができる。
【００６０】
また、本実施形態のヒートシンク１２には、基板や部品等の固定用或いはシールド用の板金部材等と接続されていてもよい。この板金部材に熱エネルギーが伝導し、そこからも放熱されるので、放熱効率が更に高まる。
【００６１】
また、本実施形態では、ヒートシンク１２の放熱フィン１４でファン１１からの空気の流れを分割しているが、他の部材等で空気の流れを分割してもよい。例えば、筐体３５を構成する成形部材に、空気の流れを分割する形状の部分を設けてもよい。また、空気の流れを分割するための専用の部材を筐体３５内に設けてもよい。また、空気の流れを分割するように、部品を配置してもよい。これらいずれの手段を用いても、ファン１１により生じた空気の流れが分割され、電源回路３１と機能回路３２が効率的に冷却される。
【００６２】
また、本実施形態では、吸気口３３が筐体３５の上面または底面に設けられた例を示したが、他の面に設けられていてもよい。また、本実施形態では、排気口３４が筐体３５の側面に設けられた例を示したが、他の面に設けられていてもよい。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によれば、ファンにより生じた空気の流れは、ヒートシンクにより複数の方向に分割されるので、装置規模を増大させずに、複数方向の部品を空気の流れにより十分に冷却することができ、電子機器が効率的に冷却される。
【００６４】
また、熱エネルギーが外部に放出されやすいように配置される場合の多い、発熱量の大きい第１の回路に一部の空気の流れを向けるので、第１の回路で熱せられた空気がそのまま外部に放出され、熱が第２の回路に伝わりにくく、そのため第２の回路の誤動作が生じにくい。
【００６５】
また、第２の回路等の部品からヒートシンクに伝導した熱エネルギーを複数の板状の突起により放出すると共に空気の流れの方向を調整するので、部品をヒートシンクで冷却する際に暖められた空気が、より高温の第１の回路を冷却するのに再び利用され、各部が必要なだけ効率的に冷却される。
【００６６】
また、ガイド板により所望の方向にのみ空気が流れ、他の方向に流れないので、冷却効率が上がる。
【００６７】
また、ガイド板は、ヒートシンクと一体的に構成されているか或いはヒートシンクと接触しているので、空気の流れを堰きとめる際に、空気と接触することによる冷却効果をも発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のノート型パーソナルコンピュータに用いられるファンユニット１の構成を示す斜視図である。
【図２】本実施形態のファンユニット１を上面から見た図である。
【図３】本実施形態のノート型パーソナルコンピュータのファンユニット周辺の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ファンユニット
１１ ファン
１２ ヒートシンク
１３ 接触部
１４ 放熱フィン
１５ ガイド板
３１ 電源回路
３２ 機能回路
３３ 吸気口
３４ 排気口
３５ 筐体
３６ 空気流路

Claims (16)

1. 電子機器の内部の部品を空気の流れにより冷却するファンユニットであって、
   空気の流れを発生させるファンと、
   部品及び空気と接触しており、該部品から伝導した熱エネルギーを空気に放出することで該部品を冷却すると共に、板状の複数の突起を有し、該突起により前記ファンからの前記空気の流れを複数の方向に分割し、前記空気の流れの一部を第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を第２の回路に向け、さらに、複数の前記突起は、一部が切り取られた形状のものを含み、前記突起で前記第１の回路に方向付けられた前記空気の流れの一部を、前記切り取られた形状により第２の回路に向けるヒートシンクを有するファンユニット。
2. 前記ヒートシンクは、分割した前記空気の流れの一部を発熱量の大きい前記第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を前記第１の回路より発熱量の小さい前記第２の回路に向ける、請求項１記載のファンユニット。
3. 前記ファンから不要な方向に空気が流れないようにするガイド板を更に有する、請求項１に記載のファンユニット。
4. 前記ガイド板が前記ヒートシンクと一体的に構成されている、請求項３記載のファンユニット。
5. 前記ガイド板が前記ヒートシンクと接触している、請求項３記載のファンユニット。
6. 前記第１の回路が前記電子機器の電源回路である、請求項１記載のファンユニット。
7. 前記電子機器はパーソナルコンピュータである、請求項１記載のファンユニット。
8. 前記パーソナルコンピュータは、ノート型パーソナルコンピュータである、請求項７記載のファンユニット。
9. 内部の部品を空気の流れにより冷却して動作する電子機器であって、
   空気の流れを発生させるファンと、
   複数の板状部を有し、該板状部により前記空気の流れを分割し、前記空気の流れの一部を第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を第２の回路に向け、さらに、複数の前記板状部は、一部が切り取られた形状のものを含み、前記板状部で前記第１の回路に方向付けられた前記空気の流れの一部を、前記切り取られた形状により第２の回路に向ける空気流分割手段を有する電子機器。
10. 前記空気流分割手段は、分割した前記空気の流れの一部を発熱量の大きい前記第１の回路に向け、前記空気の流れの他の一部を前記第１の回路より発熱量の小さい前記第２の回路に向ける、請求項９記載の電子機器。
11. 前記ファンから不要な方向に空気が流れないようにするガイド板を更に有する、請求項９記載の電子機器。
12. 前記第１の回路が電源回路である、請求項９記載の電子機器。
13. 前記空気流分割手段が、前記電子機器の所定の部品から伝導した熱エネルギーを空気に放出することで該部品を冷却するヒートシンクと一体的に設けられている、請求項９記載の電子機器。
14. 前記空気流分割手段が、前記電子機器の筐体を構成する成形部材と一体的に設けられている、請求項９記載の電子機器。
15. 前記電子機器はパーソナルコンピュータである、請求項９記載の電子機器。
16. 前記パーソナルコンピュータは、ノート型パーソナルコンピュータである、請求項１５記載の電子機器。

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