JP4664943B2 - 電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器に係り、特に大容量の情報を高速転送するディスクドライブ装置の騒音と発熱を抑制してディスクドライブ装置の高性能化を図った電子機器に関する。

近年、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）レコーダに搭載される光ディスクドライブ装置及びパーソナルコンピュータ、ＤＶＤレコーダ等に搭載されるハードディスクドライブ装置（ＨＤＤ（Hard Disk Drive））は、情報の多彩化、多様化等に対応するため、大容量かつ高転送速度が要求される。また、これらの電子機器は、性能向上のため、複数のディスクドライブ装置が搭載される傾向にある。その一方で、光ディスクドライブ装置及びＨＤＤを搭載する電子機器は、使途の多様化に対応するため、機器サイズの小型化が望まれている。

ディスクドライブ装置は、これらの電子機器へのニーズに対応するため、記録媒体を駆動するスピンドルモータを高速度回転している。しかし、この高速度回転は、スピンドルモータのステータコイルから発生する熱を増加させるとともに、スピンドルモータの回転軸と軸受けにおける摩擦熱をも増加させてしまう。また、この高速度回転によって、ディスクの回転自体から生じる音及びシークに伴う音は一層大きくなってしまう。これらの熱及び騒音の増加は、ディスクドライブ装置の性能の低下を招くだけでなく、周囲環境への問題にもなっている。

そこで、これらの課題を解決するため、ディスクドライブ装置の載置に気密性を保持することによってディスクドライブ装置の外部騒音の漏れを押さえつつ、また、一方では、ディスクドライブ装置の外部への熱の逃げ道を確保することによって発生した熱を放熱するという技術が知られている。例えば、特許文献１には、放熱用の穴を形成した振動及び音を吸収する性質のある多孔質弾性部材でディスクドライブ装置を被覆することにより、多孔質弾性部材に形成された放熱用の穴からディスクドライブ装置で発生した熱の放熱を可能とすることが記載されている。

また、特許文献２には、ディスクケース内部に吸音材を配し、ディスクケースの蓋部材にハードディスク装置を吊り下げた状態で取り付け、ディスクケース内に気密空間を形成することにより、騒音を吸収し、外部への騒音の漏洩を抑制できることが記載されている。

また、特許文献３には、ディスクケースの外面に溝を設けることにより、外気との接触面積を増加させて放熱効果を向上させることが記載されている。

また、特許文献４では、ディスクドライブ装置を発泡樹脂シ−トを貼り付けた外筐体で包含することにより、シーク騒音の低減を図り、ディスクドライブ装置の筐体と外筐体との間に遠赤外線授受部材を対向配置する熱接続により、筐体内部の蓄積熱を外筐体から放熱することが記載されている。

また、特許文献５では、ディスクドライブ装置を熱伝導性プラスチックの支持ユニットで接触させることにより、熱伝導性プラスチックを通じて熱を外部に放出することが記載されている。

特開２００６−１２７７１８号公報 特開２００４−２３４７７７号公報 特開２００５−２８５１５４号公報 特開２００５−２２２５８５号公報 特開２００４−３２６９０６号公報

しかしながら、上記の各々の従来技術は解決しなければならない課題がある。
特許文献１に記載の技術では、放熱用の穴の数は、放熱のためには多いほうがよいが、一方、騒音抑制のためには少ないほうがよいというトレードオフの関係にある。

また、特許文献２に記載の技術では、ハードディスク装置の発熱量が、蓋部材における放熱量を上回った場合、ハードディスク装置の温度上昇を十分に抑制できないという問題がある。

また、特許文献３及び特許文献４に記載の技術では、ハードディスク装置を包含する筐体の外部壁で放熱する構成であるため、放熱量は、筐体の外部壁面積に依存することになり、特許文献２に記載の技術と似たような問題がある。

また、特許文献５に記載の技術では、放熱用の支持ユニットはハードディスク装置全体を包含する構成であるため、ハードディスク装置内部の発熱部が部分的に存在する場合や発熱部が複数存在する場合の最適な放熱構成には言及されていない。

本発明の目的は、ディスクドライブ装置等の電子ユニットで発生する熱を効果的に放熱する電子機器を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の電子機器は、少なくとも第１及び第２の発熱部を含む複数の発熱部を有する電子ユニットを搭載する電子機器であって、前記電子ユニットを保持する保持枠体と、前記電子ユニットを略密閉的に包含する密閉ケースと、前記第１の発熱部で発生した熱を伝達する第１の熱伝導部材と、前記電子ユニットの前記第１の発熱部に対向する面にある第２の発熱部で発生した熱を伝達する第２の熱伝導部材と、前記密閉ケース内に配置され、前記第１及び前記第２の発熱部の発生熱を受熱する平板状の受熱部と、前記密閉ケース外に配置され、前記受熱部が受熱した前記発生熱を熱移送する放熱部を含む冷却手段とを有し、前記第１の熱伝導部材は、前記冷却手段の受熱部材と熱的に接続されて前記受熱部材に熱伝導し、前記第２の熱伝導部材は、前記保持枠体と熱的に接続されるとともに、前記保持枠体が前記冷却手段の受熱部材に熱的に接続され、前記受熱部材に伝達された熱は、密閉ケース外に配置された前記冷却手段の放熱部材に熱移送されるように構成することができる。

また、前記電子ユニットは、ハードディスクドライブ装置であって、前記第１の発熱部は、前記ハードディスクドライブ装置が有する磁気ディスク回転駆動部であり、前記第２の発熱部は、前記ハードディスクドライブ装置が有する前記磁気ディスク回転駆動部を制御する電子デバイスを搭載した回路基板であるように構成することができる。

また、前記保持枠体は、第１の熱伝導部材に熱接続された第１の保持枠体と、第２の熱伝導部材に熱接続された第２の保持枠体とから構成され、前記第１の保持枠体と前記第２の保持枠体とにより前記電子ユニットを挟持するように構成することができる。

また、対向する面に複数の発熱部を有する電子ユニットを搭載する電子機器であって、前記電子ユニットを包含する密閉ケースと、前記密閉ケースに内包されて前記電子ユニットを保持する保持枠体と、前記電子ユニットの発生熱を前記防音ケースの外部に熱移送する冷却手段と、前記電子ユニットの一方の面の発熱部に熱接続して発生熱を前記冷却手段に熱伝導する第１の熱伝導部材と、一端を前記保持枠体に熱接続するとともに他端を前記電子ユニットの他方の面の発熱部に熱接続して発生熱を前記保持枠体に熱伝導する第２の熱伝導部材とを備え、前記冷却手段は、前記第１の熱伝導部材に熱接続するとともに一部が前記保持枠体に熱接続されて前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材により熱伝導した前記発熱部の発生熱を前記防音ケースの外部に熱移送するように構成することができる。

また、前記電子ユニットはハードディスクドライブ装置であって、前記第１の熱伝導部材は、前記ハードディスクドライブ装置の磁気ディスク回転駆動部と前記冷却装置に挟持され、前記第２の熱伝導部材は、前記ハードディスクドライブ装置の制御回路部と前記保持枠体に挟持され、前記冷却手段は、前記第１の熱伝導部材と前記保持枠体に挟持されるように構成することができる。

本発明によれば、ディスクドライブ装置で発生する熱を効果的に放熱する電子機器を提供することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例に基づき図面を参照しつつ説明していく。
[実施例１]
図１は、本発明の第１実施例の構成例を示す図である。図１の電子機器１は、筐体２、光ディスク装置３、ＨＤＤ４、回路基板５、電源６、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７、冷却装置８、保持枠体９、密閉ケース１０及び熱伝導部材１１から構成されている。

筐体２は、電子機器１を構成する電子ユニットを収納する箱である。光ディスク装置３は、レーザー光を利用して光ディスクにデータを読み書きする装置である。回路基板５は、電子機器１を制御するためのトランジスタ等の素子を装着した基板である。電源６は、電子機器１を駆動するための電源である。ＣＰＵ７は、各装置の制御やデータの計算等を実行する装置である。熱伝導部材１１は、ＨＤＤ４で発生した熱を熱伝達する部材であり、例えば、アクリル系熱伝導性シートである。保持枠体９は、ＨＤＤ４を保持し、伝導部材１１と熱接続している。保持枠体９は、ＨＤＤ４の発熱を冷却装置８に熱伝達する（詳細は後述する）機能を有することから熱伝導率の良いアルミニウム材等から構成される。密閉ケース１０は、保持枠体に保持されたＨＤＤ４を収納する箱であり、冷却装置８は、電子機器１に収納されている発熱体であるＨＤＤ４を冷却する。

図３は、この密閉ケース１０と冷却装置８の構成例を示す図である。密閉ケース１０は、防音材からなるケース本体１０１及びケース蓋体１０２から構成されている。また、密閉ケース１０は、その内部に保持枠体９を設けている。密閉ケース１０は、ＨＤＤ４が記録及び再生する情報の高速転送に伴う騒音をケース１０の外部に漏洩することなく遮蔽するために、ケース本体１０１とケース蓋体１０２の勘合構造を含めて極力開口部を有さない密閉構造である。

冷却装置８は、受熱部材８１、配管８３、放熱部材８２、ポンプ８４及びタンク８５から構成されている。受熱部材８１は、内部を冷媒が通流する流路を設け、この冷媒によって受熱する。この受熱部材８１は、熱伝導性の良い金属性の板状部材をプレス加工等によって線対称に凹部として形成し、上下2枚の板状部材を重ねて接合し、凹部間で構成される空間を冷媒の通流路領域として構成した扁平構造である。放熱部材８２は、電子機器１の外気と熱交換することにより放熱する。配管８３は、受熱部材８１と放熱部材８２との間を冷媒が循環する管であり、受熱部材８１が受熱した冷媒を密閉ケース１０の外部に移送する。ポンプ８４は、配管８３内を流れる冷媒を循環駆動する。タンク８５は、冷媒を貯留する。

図４は、保持枠体９内におけるＨＤＤ４の発熱を冷却装置８に熱移送するための構成部材を示す分解斜視図を示す。ＨＤＤ４は、冷却装置８の受熱部材８１に対して積層方向に配置されている。また、ＨＤＤ４は、第１の発熱部４５１、及び第２の発熱部４８１を直方体の対向平面に有している。よって、ＨＤＤ４の第１の発熱部４５１及び第2の発熱部４８１に対向して、第１の熱伝導部材１１１及び第２の熱伝導部材１１２を設けている。

第２の発熱部４８１の領域であるＨＤＤ回路基板４８は、高さの異なる複数個の回路部品が実装されていることから、回路部品に対する熱接続状態を高めるためには、少なくとも第２の熱伝導部材１１２は、厚さ数ｍｍで回路基板にほぼ等しく、回路基板を覆う面積を有する粘着性の柔軟特性を有する。熱伝導部材１１２は、熱伝導部材１１２の柔軟特性及び所定の厚みによって、回路部品の高さの相違を押圧吸収する。

受熱部材８１は、ＨＤＤ４のスピンドルモータ４２からの発熱がＨＤＤ筐体４５の第１の発熱部４５１に熱伝達されていることから、第１の発熱部４５１に対向配置して冷媒の通流路を有する扁平型形状として、第１の熱伝導部材１１１を介してＨＤＤ４と熱接続している。第１の熱伝導部材１１１は、扁平型の受熱部材８１の通流路を密閉ケース１０の外部に至るまで熱接続するよう面積を有して形成されている。さらに、第１の熱伝導部材１１１は、第１の保持枠体９１に熱接続されている。

保持枠体９は、ＨＤＤ４の対向平面部に有する第１の発熱部４５１と第２の発熱部４８１とを１つの冷却装置８に対して熱接続するために、第１の保持枠体９１と第2の保持枠体９２とによって構成され、熱伝導性部材１１の弾性力を利用してＨＤＤ４を押圧して挟持する構造である。

ここで、保持枠体９に載置されるＨＤＤ４は、第１の発熱部４５１である軸受領域と受熱部材４１との熱接続を図るために、図２で示したＨＤＤ４の上下の位置関係を反転させて、ＨＤＤ４の自重を利用して保持枠体９の下部に載置された受熱部材４１上に配置する構成としている。ＨＤＤ４は、ハードディスクの読取装置である。

図２は、ＨＤＤ４の構成例を示す図であり、（A）はＨＤＤ４の平面図、（B）は側面図を示す。図２のＨＤＤ4は、磁気ディスク４１、スピンドルモータ４２、磁気ヘッド４３、ＨＤＤ側体４４、ＨＤＤ蓋体４５、ＨＤＤ底体４６、ＨＤＤ筐体４７及びＨＤＤ回路基板４８から構成されている。磁気ディスク４１は、樹脂製の薄い円盤に磁性体を塗った記憶媒体である。スピンドルモータ４２は、磁気ディスク４１を回転させる動力である。磁気ヘッド４３は、磁気ディスク４１表面の磁気記録層に対して磁気データを読み書きする。ＨＤＤ側体４４は、ＨＤＤ筐体４７を構成する側面部の部品である。ＨＤＤ蓋体４５は、ＨＤＤ筐体４７を構成する上部（蓋の機能に相当）の部品である。ＨＤＤ底体４６は、ＨＤＤ筐体４７を構成する底部の部品である。ＨＤＤ筐体４７は、ＨＤＤ４を収納する箱である。ＨＤＤ４は、記録及び再生性能確保のため、外部からの埃の侵入を防御する必要があり、ＨＤＤ側体４４、ＨＤＤ蓋体４５及びＨＤＤ底体４６（ＨＤＤ側体４４及びＨＤＤ蓋体４５、または、ＨＤＤ底体４６が一体であってもよい。これら全体をＨＤＤ筐体４７と称す）により、直方体形状の密閉構造を形成している。

ＨＤＤ回路基板４８は、スピンドルモータ４２及び磁気ヘッド４３の駆動を制御するためのトランジスタ等の素子を装着した基板であり、ＨＤＤ筐体４７の下方に搭載されている。

次に、ＨＤＤ４の動作を説明する。ＨＤＤ４は、複数枚の磁気ディスク４１を積層配置してスピンドルモータ４２の回転体に固定し、スピンドルモータ４２を所定の回転数で回転することによって、磁気ディスク４１を回転させ、磁気ディスク４１上に、データを磁気ヘッド４３で磁化して磁気的に記録/再生する。

ここで、ＨＤＤ４の発熱部について説明する。ＨＤＤ４の発熱部は２箇所を有し、第１の発熱部４５１及び第２の発熱部４８１である。第１の発熱部４５１は、スピンドルモータ４２の上部に位置するＨＤＤ蓋体４５のスピンドルモータを保持する領域であるスピンドルモータ保持部領域に相当する箇所である。ＨＤＤ４のデータの高速転送化は、磁気ディスク４１の回転速度を上げることにより実行されるが、その際のスピンドルモータ４２の高速回転は、ステータコイルや軸受での発生熱を増大させる。ステータコイルや軸受で発生した熱は、このスピンドルモータ４２の上部におけるＨＤＤ蓋体４５の第１の発熱部４５１に熱伝達される。ＨＤＤ筐体４７は、ＨＤＤ４の強度の信頼性を確保するためにアルミニウム材等で構成されていることから、第１の発熱部４５１に熱伝達された熱は、ＨＤＤ蓋体４５全領域に熱拡散された後、さらにはＨＤＤ筐体４７全領域に熱拡散されることになる。第２の発熱部４８１は、ＨＤＤ筐体４７の下方に位置するＨＤＤ回路基板４８の領域に相当する箇所である。

一方、スピンドルモータ４２の高速回転は、軸受の摺動音及びヘッドによる情報アクセスに伴うシーク音を増大させる。このＨＤＤ４における騒音を遮断するためには、ＨＤＤ４を密閉した密閉ケース１０内に載置することが効果的であるが、複数箇所の発熱部を有するＨＤＤ４を密閉空間に載置するためには、ＨＤＤ４の発熱の抑制もしくはＨＤＤ４の最適な冷却を図る必要がある。

次に、このＨＤＤ４の冷却の動作を、ＨＤＤ４の第１の発熱部４５１及び第２の発熱部４８１の熱を冷却するための熱の伝達ルートによって説明する。

図４に、白抜きの矢印で示すように、ＨＤＤ４の第１の発熱部４５１の熱は、第１の熱伝達部材１１１に熱伝達され、冷却装置８の受熱部材８１の冷媒に熱伝達されるルートで伝達されている。ＨＤＤ４の第２の発熱部４８１の熱は、第２の熱伝導部材１１２に熱伝達され、さらに第２の保持枠体９２に熱伝達された後、第２の保持部材９２と結合されている第１の保持枠体９１に熱伝達され、受熱部材８１の冷媒に熱伝達されるルートで伝達されている。すなわち、保持枠体９１及び保持枠体９２から構成される保持枠体９は熱伝達伝導体として機能する。ＨＤＤ４の第１の発熱部４５１及び第２の発熱部４８１からの発熱は、受熱部材８１の内部を通流する冷媒によって受熱され、冷媒の循環流路の途中に配置された冷媒を駆動するポンプ８４によって、筐体２の外部に張り出すように設置された放熱部材８２に循環駆動して、放熱部材８２において、受熱した冷媒の熱を大気中に熱伝達して放熱している。

上記の図４の説明では、ＨＤＤ４の第１の発熱部４５１をＨＤＤ４のスピンドルモータ４２、第２の発熱部４８１をＨＤＤ回路基板４８として説明したが、この構成に限られたものではなく、ＨＤＤ４の取り付け方向を逆にしてＨＤＤ４のスピンドルモータ４２を第２の発熱部、ＨＤＤ回路基板４８を第１の発熱部としてもよい。何れの構成とするかは、発熱部の発生熱量や発熱部温度により決めることができる。

以上、第１実施例は、ＨＤＤ４を密閉ケース１０内に閉じ込める構成により、騒音の低減を図り、また、ＨＤＤ４の発熱部を熱伝導部材１１を介して冷媒により受熱し、受熱した熱を密閉ケース１０の外部に熱移送する構成により、熱を効率的に放熱することができる。

また、発熱部に応じた構成であるので、複数箇所の発熱部を有する発熱体であっても、効率的に放熱することができる。

さらに、受熱部材８１は、扁平構造なので積層構造であっても薄型の構成が可能であり、電子機器１の小型化が可能となる。
[実施例２]
図５は、本発明の第２実施例の構成例を示す図である。
第１実施例では、電子機器１に搭載している発熱体はＨＤＤ４のみであるが、本実施例では、さらに発熱体としてＣＰＵを搭載している。受熱部材８１ｂは、受熱部材８１と同様に、内部を冷媒が通流する流路を設け、この冷媒によってＣＰＵの熱を受熱する。受熱部材８１ｂは、冷却装置８の冷媒循環流路の途中に接続している。本実施例では、発熱体の発熱量に応じた冷媒の流量及び放熱部材８２を予め設けることで、複数の離れた位置に配置される発熱体の冷却が容易にできる。

また、電子機器１にさらにＨＤＤ４を追加搭載する場合は、第１実施例の密閉ケース１０に包含されるＨＤＤ４を電子機器１内に積層又は並列に配置して、受熱部材８１を冷却装置８の冷媒循環流路に接続することで、複数の発熱体の冷却が可能となる。

尚、本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

本発明の第１実施例による電子機器の構成例を示す図である。 ＨＤＤの構成例を示す図である。 密閉ケースと冷却装置の構成例を示す図である。 保持枠体内におけるＨＤＤの発熱を冷却装置に熱移送するための構成部材を示す分解斜視図である。 本発明の第２実施例による電子機器の構成例を示す図である。

符号の説明

１：電子機器、 ２：筐体、 ４：ＨＤＤ、 ５：回路基板、 ７：ＣＰＵ、 ８：冷却装置、 ９：保持枠体、 １０：密閉ケース、 １１：熱伝導部材、 ４１：磁気ディスク、 ４２：スピンドルモータ、 ４７：ＨＤＤ筐体、 ４８：ＨＤＤ回路基板、 ４５１：第１の発熱部、 ４８１：第２の発熱部、 ８１：受熱部材、 ８２：放熱部材、 ８３：配管、 ８４：ポンプ、 ８５：タンク

Claims (5)

1. 少なくとも第１及び第２の発熱部を含む複数の発熱部を有する電子ユニットを搭載する電子機器であって、
   前記電子ユニットを保持する保持枠体と、
   前記電子ユニットを略密閉的に包含する密閉ケースと、
   前記第１の発熱部で発生した熱を伝達する第１の熱伝導部材と、
   前記電子ユニットの前記第１の発熱部に対向する面にある第２の発熱部で発生した熱を伝達する第２の熱伝導部材と、
   前記密閉ケース内に配置され、前記第１及び前記第２の発熱部の発生熱を受熱する平板状の受熱部と、前記密閉ケース外に配置され、前記受熱部が受熱した前記発生熱を熱移送する放熱部を含む冷却手段とを有し、
   前記第１の熱伝導部材は、前記冷却手段の受熱部材と熱的に接続されて前記受熱部材に熱伝導し、
   前記第２の熱伝導部材は、前記保持枠体と熱的に接続されるとともに、前記保持枠体が前記冷却手段の受熱部材に熱的に接続され、
   前記受熱部材に伝達された熱は、密閉ケース外に配置された前記冷却手段の放熱部材に熱移送されることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記電子ユニットは、ハードディスクドライブ装置であって、
   前記第１の発熱部は、前記ハードディスクドライブ装置が有する磁気ディスク回転駆動部であり、
   前記第２の発熱部は、前記ハードディスクドライブ装置が有する前記磁気ディスク回転駆動部を制御する電子デバイスを搭載した回路基板であることを特徴とする電子機器。
3. 請求項１に記載の電子機器において、
   前記保持枠体は、第１の熱伝導部材に熱接続された第１の保持枠体と、第２の熱伝導部材に熱接続された第２の保持枠体とから構成され、
   前記第１の保持枠体と前記第２の保持枠体とにより前記電子ユニットを挟持することを特徴とする電子機器。
4. 対向する面に複数の発熱部を有する電子ユニットを搭載する電子機器であって、
   前記電子ユニットを包含する密閉ケースと、
   前記密閉ケースに内包されて前記電子ユニットを保持する保持枠体と、
   前記電子ユニットの発生熱を前記密閉ケースの外部に熱移送する冷却手段と、
   前記電子ユニットの一方の面の発熱部に熱接続して発生熱を前記冷却手段に熱伝導する第１の熱伝導部材と、
   一端を前記保持枠体に熱接続するとともに他端を前記電子ユニットの他方の面の発熱部に熱接続して発生熱を前記保持枠体に熱伝導する第２の熱伝導部材と、を備え、
   前記冷却手段は、前記第１の熱伝導部材に熱接続するとともに一部が前記保持枠体に熱接続されて前記第１の熱伝導部材と前記第２の熱伝導部材により熱伝導した前記発熱部の発生熱を前記密閉ケースの外部に熱移送することを特徴とする電子機器。
5. 請求項４に記載の電子機器において、
   前記電子ユニットはハードディスクドライブ装置であって、
   前記第１の熱伝導部材は、前記ハードディスクドライブ装置の磁気ディスク回転駆動部と前記冷却装置に挟持され、
   前記第２の熱伝導部材は、前記ハードディスクドライブ装置の制御回路部と前記保持枠体に挟持され、
   前記冷却手段は、前記第１の熱伝導部材と前記保持枠体に挟持されることを特徴とする電子機器。

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