JP4045628B2 - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

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    • Y10S310/06Printed-circuit motors and components

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モバイルコンピュータやデジタルビデオカメラなど、機体が薄型の電子機器の冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般にこの種の薄型の電子機器においては、図3に示すように筐体1内に半導体やCPUなどの発熱する回路部品2を実装した実装基板3を配置し、前記回路部品2で生じる熱はアルミ板等よりなる伝熱部材4を介して機体外に熱放出するようにしている。
【0003】
ここで、伝熱による外部への熱放出量は次(数1)の関係が成立する。
【0004】
【数1】
Figure 0004045628
【0005】
但し Qout:熱放出量
Tsi :筐体表面を微小分割したときi番目の微小部分の温度
Si :上記i番目の微小部面積
Ta :外気温
したがって、冷却する発熱部品の発熱量が増大するにつれて、筐体の温度は高くなり、また、その高温部分の面積も広くなる。
【0006】
したがって、電子機器がモバイルコンピュータやデジタルビデオカメラの場合、手に持って使用することを前提とするため、筐体表面温度の上昇は不快感を使用者に与えるとともに、場合によっては低温やけどのような災害を招く原因にもなる。
【0007】
このようなことから、電子機器内に冷却ファンを設けて、内部に発生した熱を外部に強制的に放出するものが開発されてきた。
【0008】
図4は冷却ファンを備えた電子機器の一例を示し、このものは筐体1内に半導体などの発熱する回路部品2を実装した複数の実装基板3を配置した構成において、前記筐体1の内部の内底側の実装基板3の長さを短かくして筐体1側面との間にスペースを形成し、このスペースにフレームがヒートシンクとなっている偏平型の冷却ファン5を、その最小寸法が機器の厚み方向となるように配置し、回路部品2で生じる熱はアルミ板等よりなる伝熱部材4を介して前記冷却ファン5に伝熱し、冷却ファン5の運転により機体外に強制的に熱放出する構成となっている。
【0009】
ところで、薄いノート型パソコンではこの構成を採用するものが多く、十分な信頼性を確保するとともに、冷却ファン5の高さは7.5mm程度に抑え、20mmを切る薄型の電子機器の設計が可能となっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図4に示す構成の電子機器は次のような問題がある。
【0011】
すなわち、モバイルパソコンのように厚みが極めて薄い電子機器の場合、さらに冷却ファンの高さを低くして、その厚み方向の占有スペースを小さくすることが要求されており、通常のたとえばアウターロータタイプのモータを用いたものでは、その要望に応じ難いものであった。
【0012】
また、5mm×10mmの実装基板2枚で実装部を構成したとすると、部品実装範囲は両面実装で計算して、
5mm×10mm×2(面)×2(枚)=200mmである。
【0013】
そして冷却ファン5の配置のために下側の実装基板3が切り欠かれることにより、非実装範囲になる影響は、冷却ファン5のサイズが4mm×4mmであることにより、4mm×4mm×2=32mmとなり、約16%の部品実装範囲減となる。
【0014】
これは、コンパクトで高性能、高機能な設計上、大きな制約となっていた。
本発明は前記従来の問題に留意し、冷却ファンを筐体の厚み方向の占有スペースを小さく、かつ、組み込みが容易な構成にするとともに、実装基板への部品実装範囲を大きく削減することなく、コンパクトで高性能、高機能な電子機器の冷却装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するため、モバイルパソコンやデジタルビデオカメラ等の電子機器の筐体の内部に、半導体等の発熱部品を含む電子部品を実装した実装基板と、冷却ファンと、前記発熱部品と前記冷却ファンとを接続する伝熱部材と、を備え、前記冷却ファンはフラットステータおよびこのフラットステータに面対向したフラットロータによって偏平型に構成されたモータと、前記モータのフラットロータに設けた羽根と、伝熱性を有するフレームよりなり、前記冷却ファンをその高さ方向が筐体の厚み方向となるように前記実装基板上の端部に配置し、前記伝熱部材は前記フレームと一体であることを特徴とする電子機器の冷却装置とする。
【0016】
本発明によれば、冷却ファンの高さが極めて小さくできる構成であることから薄型の筐体内に容易に組み込みでき、また、実装基板の一部の面上にも配置でき、実装基板における部品実装範囲を大きく削減することがなく、コンパクトで高性能、高機能な冷却ファン付きの電子機器とすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、筐体内に少なくとも発熱部品を実装した実装基板と、冷却ファンと、前記発熱部品と前記冷却ファンとを接続する伝熱部材と、を備え、前記冷却ファンはフラットステータおよびこのフラットステータに面対向したフラットロータによって偏平型に構成されたモータと、前記モータのフラットロータに設けた羽根と、伝熱性を有するフレームよりなり、前記冷却ファンをその高さ方向が筐体の厚み方向となるように前記実装基板上の端部に配置し、前記伝熱部材は前記フレームと一体であることを特徴とする電子機器の冷却装置であり、冷却ファンは高さを極めて小さくできることから薄型の筐体内に容易に組み込みでき、また、実装基板の一部の面上にも配置でき、実装基板における部品実装範囲を大きく削減することがなく、コンパクトで高性能、高機能な冷却ファン付きの電子機器を実現するという作用を有する。
【0018】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、実装基板は複数のプリント配線素板を重ねて一体化した多層実装基板とし、モータのフラットステータを、多層実装基板における各プリント配線素板に形成された各界磁コイルを接続して構成したものであり、冷却ファンにおけるモータが実装基板を利用して構成されているので、冷却ファンの高さが実装基板の厚み分だけ低くくでき、筐体内に冷却ファンを効果的に設けることができ、コンパクトで高性能、高機能な冷却ファン付きの電子機器を実現するという作用を有する。
【0019】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の冷却ファン付きの電子機器の要部断面図である。
【0020】
なお、前記従来例と同じ構成部には同一符号を付与している。
図1において、1は電子機器の薄型の筐体、3は前記筐体1内に多段に配置された実装基板の内、筐体1の厚み方向の最下部の実装基板である。この実装基板3には半導体等の発熱する回路部品2を実装してあり、また、実装基板3の端部近くには偏平な冷却ファン6を配置している。
【0021】
この冷却ファン6は、界磁コイル7をモールドして構成されたフラットステータ8と、このフラットステータ8の中心部に軸受9により回転自在に保持された回転軸10と、この回転軸10に結合し、永久磁石11をモールドして構成され、かつ、フラットステータ8に対面したフラットロータ12よりなるモータ部と、前記フラットロータ12に取り付けられてファン部を構成する羽根13と、アルミなどの伝熱材よりなり、前記モータ部およびファン部の外側を囲み、かつ、上側の開口が空気吸い込み口となる枠状のフレーム14をもち、これらによって偏平に構成されている。
【0022】
上記構成において、実装基板3に実装した回路部品2が出す熱は、伝熱部材4を介して冷却ファン6のフレーム14に伝熱される。そして冷却ファン6を運転することにより、フレーム14の熱は羽根13で生じる風との間で熱交換され、熱を吸収した温風は筐体1の外に放出される。この動作によって実装基板3の回路部品2は冷却されることとなり、電子機器の筐体1の温度が高くなるのを防止できる。
【0023】
ここで冷却ファン6は薄型の電子機器に適用できるように、フラットステータ8とフラットロータ12によって筐体1の厚み方向に高さが極めて小さい偏平型として構成してあり、筐体1内における占有スペースを小さくして組み込みが容易であり、また、実装基板3が多段に装置されてもその一つの実装基板3上に設けることもできる。
【0024】
また、前記冷却ファン6を取り付けた実装基板3は、冷却ファン6を取り付けない側の面に回路部品2を実装できるので、その部品実装面積を大きく大きく削減するようなこともない。すなわち、図1に示すように従来の部品実装範囲(A)に対し、本実施の形態1では片面の部品実装範囲(B)が増えることになり、実装部品が増えることで高性能、高機能な冷却ファン付きの電子機器とすることができる。
【0025】
なお、この実施の形態1では、冷却ファン6を実装基板3上に配置した構成としているが、筐体1の内側に直接に配置した構成としてもよく、この場合、実装基板3の部品実装面積をさらに大きくすることができる。また、伝熱部材4は、フレーム14の一部を延長した部材、あるいはフレームカバーであってもよい。
【0026】
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2の電子機器の冷却装置における要部断面図である。
【0027】
この実施の形態2の電子機器の冷却装置は、冷却ファンにおけるモータ部のフラットステータを実装基板3を利用して構成したことに特徴を有している。
【0028】
すなわち、実装基板3は複数のプリント配線素板15を重ねて一体化した多層実装基板16としてあり、各プリント配線素板15の所定位置には界磁コイル17を印刷によって形成している。そしてこれらの各界磁コイル17をスルーホール18によって接続し、フラットステータ19を構成している。図中の9は軸受、10は回転軸、11は永久磁石、12はフラットロータ、13は羽根、14はフレームであり、これらは前述の実施の形態1と同様に組み合わされて冷却ファン20を構成しているので、その説明は省略する。また、回路部品2から伝熱部材4を介してフレーム14への伝熱構造も前述の実施の形態1と同様に構成されているので、その説明は省略する。
【0029】
上記構成によれば、冷却ファン20におけるモータ部のフラットステータ19が多層実装基板16を利用して構成されているので、冷却ファン20がコンパクト化されるとともに、その高さが実装基板の厚み分だけ低くでき、薄型の筐体内における冷却ファンの占有スペースが極めて小さくなり、高性能、高機能な冷却ファン付きの薄型の電子機器とすることができる。
【0030】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、電子機器の筐体内に占有スペースを小さくするために偏平な冷却ファンを装備する構成において、冷却ファンのモータ部をフラットステータとフラットロータを対面させて構成しているので、冷却ファンの高さを小さくできることから、筐体内に冷却ファンを容易に組み込みできる。また、実装基板が多段に装置されてもその一つの実装基板上に冷却ファンを設けることもでき、その組み立てを容易にする。さらに実装基板は長さを縮めなくてよく、部品実装面積を大きく削減するようなこともなく、実装部品が増えることで高性能、高機能な冷却ファン付きのモバイルパソコンやデジタルビデオカメラ等の電子機器とすることができる。
【0031】
また、冷却ファンにおけるモータ部のフラットステータを多層実装基板を利用して構成することにより、冷却ファンがコンパクト化されるとともに、その高さが実装基板の厚み分だけ低くでき、筐体内に冷却ファンの占有スペースが極めて小さくなり、高性能、高機能な冷却ファン付きの電子機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の冷却ファン付きの電子機器の要部断面図
【図2】本発明の実施の形態2の冷却ファン付きの電子機器の要部断面図
【図3】従来の一例の冷却フアン付きの電子機器の断面図
【図4】従来の他の例の冷却フアン付き電子機器の断面図
【符号の説明】
1 筐体
2 回路部品
3 実装基板
4 伝熱部材
6 冷却ファン
7 界磁コイル
8 フラットステータ
9 軸受
10 回転軸
11 永久磁石
12 フラットロータ
13 羽根
14 フレーム
15 プリント配線素板
16 多層実装基板
17 界磁コイル
18 スルーホール
19 フラットステータ
20 冷却ファン

Claims (2)

  1. 筐体内に少なくとも発熱部品を実装した実装基板と、冷却ファンと、前記発熱部品と前記冷却ファンとを接続する伝熱部材と、を備え、前記冷却ファンはフラットステータおよびこのフラットステータに面対向したフラットロータによって偏平型に構成されたモータと、前記モータのフラットロータに設けた羽根と、伝熱性を有するフレームよりなり、前記冷却ファンをその高さ方向が筐体の厚み方向となるように前記実装基板上の端部に配置し、前記伝熱部材は前記フレームと一体であることを特徴とする電子機器の冷却装置。
  2. 前記実装基板は複数のプリント配線素板を重ねて一体化した多層実装基板とし、モータのフラットステータは、多層実装基板における各プリント配線素板に形成された各界磁コイルを接続して構成されたことを特徴とする請求項1記載の電子機器の冷却装置。
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