JP5923702B2 - 電子機器の冷却機構 - Google Patents

Description

本発明は、例えばノート型パーソナルコンピュータ（以下、適宜、「ノートパソコン」と略称する）などの電子機器に備えられる冷却機構に関する。

周知のように、例えばノートパソコン等の電子機器では、筐体内に種々の電子回路が収容されている。特に近年では、これら電子機器の高性能化に伴って電子回路の負荷も増大し、その発熱量もますます多くなる傾向にある。このような電子回路が発生する熱は、できるだけ速やかに当該筐体の外部に放散させることが求められる。このため、多くの場合、電子機器には、筐体内部で発生した熱を外部に放出して筐体内部を冷却する冷却機構が組み込まれるようになって来ている。

かかる冷却機構としては、筐体内部に配設された冷却ファンと筐体側部の開口との間に放熱フィンを配置しておき、電子回路等の発熱部品で発生した熱を伝熱部材（所謂ヒートパイプ）を介して放熱フィンに運び、冷却ファンからの送風によって空気と熱交換を行わせ、昇温した空気を筐体側部の開口から外部に排出することにより、発熱部品を冷却するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２４３９２５号公報

このような構成の冷却機構では、冷却ファンにより送られて来る空気に含まれる塵埃が放熱フィンの特に上流側端部の近辺に付着し易く、或る程度の期間使用すると、この付着した塵埃が堆積して放熱フィン間の送風路を狭め、極端な場合には放熱フィン間の送風路の一部が塞がれてしまう。このような状態になると、放熱フィンによる空気との熱交換効率が著しく低下し、発熱部品を有効に冷却することが難しくなる、という技術的課題がある。

そこで、本発明は、長期間使用しても、熱交換効率の低下による冷却性能の低下を抑制することができる電子機器の冷却機構を提供することを、基本的な目的としてなされたものである。

このため、本発明に係る電子機器の冷却機構は、電子回路を筐体内に収容した電子機器の冷却機構であって、ａ）前記筐体の内部に配設された冷却ファンと、ｂ）前記筐体の側面に開口する側方開口部と、ｃ）該側方開口部と前記冷却ファンとの間に形成された送風路において前記冷却ファンと所定の間隙を隔ててその下流側に配置された放熱体と、ｄ）該放熱体の上流側端部近傍の下方に位置する筐体底面に開口する下方開口部と、を備える、ことを特徴としたものである。

本発明によれば、放熱体の上流側端部近傍の下方に位置する筐体底面に開口する開口部（下方開口部）が設けられているので、送風路に沿って側方開口部から筐体側方へ排出される冷却ファンからの送風の一部を、下方開口部から筐体下方へ排出させることができるようになる。これにより、従来であれば放熱体の上流側端部近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、前記下方開口部から筐体外部に排出することができる。特に、放熱体の上流側端部近傍に塵埃が付着し始めて側方開口部から排出される空気量が低下し始めた場合には、それに対応して下方開口部から排出される空気量が増加するようになり、それだけ塵埃を下方開口部から筐体外部へ排出する効果も増すことなる。従って、放熱体の上流側端部近傍に塵埃が堆積することを抑制することができ、長期間使用しても、熱交換効率の低下による冷却性能の低下を抑制することが可能になる。

本発明の実施形態に係るノートパソコンの使用可能状態を示す全体斜視図 前記ノートパソコンの不使用状態を示す全体斜視図 前記ノートパソコンの不使用状態における背面図 前記ノートパソコンの不使用状態における平面図 前記ノートパソコンの不使用状態における正面図 前記ノートパソコンの不使用状態における側面図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は右側面図 前記ノートパソコンの不使用状態における底面図 前記ノートパソコンの底面に取り付けられたカバー体を拡大して示す底面図であり、（ａ）は本実施形態に係るカバー体の拡大底面図、（ｂ）は変形例に係るカバー体の拡大底面図 前記ノートパソコンの入力装置を取り外して表示した冷却機構の平面図 前記ノートパソコンの第２筐体を取り外して表示した冷却機構の底面図 前記冷却機構の構造を示す断面図であり、図９のＹ１１−Ｙ１１線に沿った縦断面図 図１１の要部を拡大して示す縦断面図

本発明に係る電子機器の冷却機構は、上述の構成を基本として、以下のような態様をとることができる。すなわち、前記構成の冷却機構において、前記下方開口部は、前記放熱体と前記冷却ファンとの間隙部の下方に位置する筐体底面に開口している、ことが好ましい。
この構成によれば、前記下方開口部が前記放熱体と前記冷却ファンとの間隙部の下方に位置する筐体底面に開口していることにより、放熱体の上流側端部近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、効果的に下方開口部から筐体外部に排出して、放熱体の上流側端部近傍に堆積することを抑制することができる。

以上の場合において、前記放熱体の上流側端部は、前記筐体底面に近づくに連れて送風路の下流側に位置するように傾斜状に形成されている、ことがより好ましい。
この構成によれば、放熱体の上流側端部が上述のように傾斜状に形成されていることにより、放熱体の上流側端部近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、上述の傾斜に沿ってより効果的に下方開口部から筐体外部に排出して、放熱体の上流側端部近傍に塵埃が堆積することをより効果的に抑制することができる。

また、以上の場合において、前記下方開口部は複数設けられていることが好ましい。
この構成によれば、各々の下方開口部の開口サイズ及び数を適切に設定することにより、必要な開口面積を確保した上で、所定の大きさ以上の異物が下方開口部から電子機器内へ侵入することを防止できる。

この場合において、より好ましくは、前記放熱体は、前記送風路における送風方向に沿った板状フィンを前記送風方向に直交する方向に複数並べて構成され、前記下方開口部は前記複数のフィンの上流側端部に沿って設けられている。
この構成によれば、送風路における送風方向に沿った板状フィンを送風方向に直交する方向に複数並べて放熱体を構成することにより、非常に放熱効率の高い放熱体を得ることができる。この場合において、複数の板状フィンの上流側端部に沿って下方開口部を設けることにより、放熱体の上流側端部近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、効果的に下方開口部から筐体外部に排出して、放熱体の上流側端部近傍に塵埃が堆積することを効果的に抑制することができる。

更に、以上の場合において、該放熱体の上流側端部近傍の下方に位置する筐体底面の少なくとも一部は、取り外し可能なカバー体で構成され、前記下方開口部は前記カバー体に設けられていてもよい。
この構成によれば、前記下方開口部は取り外し可能なカバー体に設けられているので、筐体自体に設ける場合に比して下方開口部の設置が容易であり、また、カバー体を取り外すことによってメインテナンスもより容易に行えるようになる。

＜実施の形態＞
以下、本発明の実施形態について、所謂ノートパソコンを例にとって、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
尚、以下の説明では、特定の方向を意味する用語（例えば、「上」、「下」、「左」、「右」、およびそれらを含む他の用語、「時計回り方向」、「反時計回り方向」）を使用する場合があるが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明は限定的に解釈されるべきものではない。

図１及び図２は、本実施形態に係るノートパソコンの使用可能状態（開状態）および不使用状態（閉状態）をそれぞれ示す斜視図である。また、図３，図４，図５，図６及び図７は、前記ノートパソコンの不使用状態における背面図，平面図，正面図，側面図および底面図である。尚、図６の側面図において、（ａ）は左側面図を示し（ｂ）は右側面図を示している。

これらの図に示すように、本実施形態に係る電子機器としてのノートパソコンＷは、例えば液晶式とされた表示画面１２を有する表示部１０と、該表示部１０に入力される表示信号を生成し得る操作制御部３０とを備えている。該操作制御部３０は、キーボード等の入力装置３２、該入力装置３２による入力操作等に基づいて表示部へ出力する表示信号を生成する信号処理回路や中央演算処理装置（所謂ＣＰＵ）、更にはそれらの周辺部品（何れも不図示）などを含むものである。また、ユーザ（使用者）がノートパソコンＷを操作する操作状態において当該ユーザから見てキーボード３２の手前側には、タッチパッド３３が設けられており、ユーザはこのタッチパッド３３を上下左右になぞるだけで、カーソルの移動や表示画面１２のスクロール等を行うことができる。

前記表示部１０は、表示部側の筐体１１（第１筐体）に格納されてその周縁および背面が覆われており、一方、操作制御部３０は操作制御部側の筐体３１（第２筐体）に格納され、両筐体１０，３０は、ヒンジ機構２０により開閉可能に結合されている。
より詳しく説明すれば、第１筐体１１および第２筐体３１は共に、平面視における全体としての基本形状が略長方形状に形成されており、その一辺１１ｒ，３１ｒ側（つまり、ユーザがノートパソコンＷを操作する操作状態における当該ノートパソコンＷのユーザから見た後側）どうしをヒンジ機構２０を介して結合することにより、ヒンジ軸２１（図４参照）を中心にして両筐体が相対的に開閉動作を行えるようになっている。尚、本明細書において、前記「長方形」とは、その一形態として「正方形」である場合を含むものである。

前記ノートパソコンＷの第２筐体３１には、前記信号処理回路や中央演算処理装置（所謂ＣＰＵ）をはじめとして種々の電子回路が内蔵されており、ノートパソコンＷの作動中には、これら電子回路が駆動されて昇温・発熱する。特に近年では、ノートパソコンＷの高性能化に伴って電子回路の負荷も増大し、その発熱量もますます多くなる傾向にある。このような電子回路が発生する熱は、できるだけ速やかに当該筐体３１の外部に放散させることが求められる。

本実施形態では、このようにノートパソコンＷ内に内蔵された電子回路が発生する熱を、第２筐体３１の外部へできるだけ効率良く速やかに放散させるために、冷却ファン及び放熱フィンを含む冷却機構が備えられている。次に、この冷却機構について説明する。
図８は、前記ノートパソコンＷの底面に取り付けられたカバー体（後述する）を拡大して示す底面図であり、（ａ）は本実施形態のカバー体の拡大底面図、（ｂ）は変形例におけるカバー体の拡大底面図である。また、図９は前記ノートパソコンＷのキーボード３２を取り外して示した冷却機構４０の平面図、図１０前記ノートパソコンＷの第２筐体３１を取り外して示した冷却機構４０の底面図、図１１は、前記冷却機構４０の構造を示す断面図で、図９のＹ１１−Ｙ１１線に沿った縦断面図である。更に、図１２は、図１１の要部を拡大して示した縦断面図である。

図６及び図９から分かるように、本実施形態では、冷却機構４０は、第２筐体３１の一側部（例えば左側部）で後辺３１ｒ側の比較的近くに位置する部分に配置されている。この冷却機構４０は、図９〜図１２に示されるように、第２筐体３１の内部に配設された冷却ファン４１と、第２筐体３１の側面３１ｓに開口する側方開口部４０Ｈと、該側方開口部４０Ｈと前記冷却ファン４１との間に形成された送風路４３において冷却ファン４１と所定の間隙を隔ててその下流側に配置された放熱フィン４４と、を備えている。前記側方開口部４０Ｈには、放熱フィン４４の外側部を覆って保護するために、例えば樹脂製の格子状部材４６（放熱グリル）が装着されている。

本実施形態では、第２筐体３１に内蔵された種々の電子回路のうちの少なくとも幾つか（より好ましくは、発熱量が多いもの）について、そのできるだけ近傍に、例えば、所定厚さおよび幅の中実状または中空状の伝熱部材４８（所謂ヒートパイプ）を延設し、図１１及び図１２に示すように、この伝熱部材４８の端末部分を放熱フィン４４に取り付けて、第２筐体３１の外部への熱放散を促進するようにしている。

前記伝熱部材４８は、熱伝導率の高い例えば銅などの金属材料を用いて、例えば、冷却対象とする電子回路群の配置構造に合わせて曲がりくねった形状に形成されている。
また、前記放熱フィン４４は、やはり熱伝導率の高い金属材料を用いた多数の薄板で成り、より好ましくは、前記送風路４３における送風方向Ｋｓに沿った薄板状フィン４４を送風方向Ｋｓに直交する方向に多数並べて構成されている（図１０参照）。この放熱フィン４４は、放熱効率をより高めるために、好ましくは、側方開口部４０Ｈのできるだけ近傍に配置されている。更に、より好ましくは、放熱フィン４４の上側および下側は、熱伝導率の低い例えば発泡材料で形成された断熱層４９で覆われている。

冷却ファン４１としては種々のタイプのものを適用することができるが、本実施形態では、例えば従来公知のシロッコファンを用いた。この冷却ファン４１は、図９に示されるように、その周縁部の３箇所で第２筐体３１に固定されている。

従来では、このような構成の冷却機構４０では、冷却ファン４１から送られて来る空気に含まれる塵埃が放熱フィン４４の特に上流側端部４４ａの近辺に付着し易く、或る程度の期間使用すると、この付着した塵埃が堆積して放熱フィン４４間の送風路を狭め、極端な場合には、放熱フィン４４間の送風路の一部が塞がれてしまう。このような状態になると、放熱フィン４４による空気との熱交換効率が著しく低下し、発熱部品（電気回路）を有効に冷却することが難しくなる。

そこで、本実施形態では、長期間使用しても、熱交換効率の低下による冷却性能の低下を抑制することができるように、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍の下方、好ましくは、放熱フィン４４と冷却ファン４１との間隙部４２の下方、に位置する筐体底面３１ｂに開口する下方開口部５０Ｈを備えている。

より詳細に説明すれば、図１２に示すように、前記間隙部４２の下方に位置する冷却ファン４１のケース４１ａの底板４１ｂに、例えば所定幅および長さのスリット状開口部４１ｈが形成され、この開口部４１ｈの下方に位置する筐体底面３１ｂにも、前記スリット状開口部４１ｈに対応するスリット状の開口部３１ｈが形成されている。

更に、本実施形態では、前記間隙部４２の下方に位置する筐体底面３１ｂの少なくとも一部に対応する部分が、取り外し可能なカバー体５１で覆われており、このカバー体５１にも、前記スリット状の開口部４１ｈ，３１ｈに対応した範囲に、多数の開口部５１ｈが形成されている（図８（ａ）参照）。
第２筐体３１の底面３１ｂには、図７から良く分かるように、底面視における長方形の４隅に、所定高さの突起部３１ｐが設けられており、ノートパソコンＷを机上などに置いた場合に、カバー体５１と机面Ｆｄ（図１１参照）との間に所定の間隙が確保され、開口部５１ｈから排出される空気は、筐体３１の底面３１ｂと机面Ｆｄとの間を通って、支障なくスムースに筐体３１の外部に流れ出るようになっている。

本実施形態の場合、前述のように、ケース体底板４１ｂのスリット状開口部４１ｈと筐体底面３１ｂのスリット状開口部３１ｈとカバー体５１の複数の開口部５１ｈとで、下方開口部５０Ｈが形成されている。
尚、カバー体５１の開口部を上述のように複数の開口部５１ｈで構成する代わりに、図８（ｂ）に示すように、スリット状の開口部５１ｓで構成してもよい。

前記カバー体５１は、図８に示すように、底面視で略長方形状の薄板で構成され、筐体底面３１ｂのスリット状開口部３１ｈに対応した部位に、複数の開口部５１ｈ若しくはスリット状の開口部５１ｓが設けられる。このカバー体５１は、例えば、その長手方向の一端が、従来公知の差し込み構造５１ｃにて、筐体３１の裏面側の溝に差し込まれた上で、他端近傍がネジ部材５２を用いて締め付け固定されることにより、第２筐体３１の裏面側から取り付けられる。

尚、冷却ファンのタイプによっては、ケース体４１ａの底板４１ｂが放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍の下方を覆っていない場合もある。このような場合には、下方開口部５０Ｈは、筐体底面３１ｂのスリット状開口部３１ｈとカバー体５１の複数の開口部５１ｈとで形成されることになる。
また、第２筐体３１の設計によっては、筐体底面３１ｂが放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍の下方を覆っていない場合もある。このような場合には、下方開口部５０Ｈはカバー体５１の複数の開口部５１ｈのみで形成されることになる。この場合には、カバー体５１を取り外すことにより、放熱フィン４４及び下方開口部５０Ｈを含む冷却機構４０のメインテナンスが非常にし易くなる。或いは、これとは逆に、カバー体５１を設けずに、筐体底面３１ｂのみにスリット状もしくは複数の開口部を形成し、これを下方開口部５０Ｈとしてもよい。

以上のように構成された冷却機構４０においては、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍の下方に位置する筐体底面３１ｂに開口する開口部５０Ｈ（下方開口部）が設けられているので、送風路４３に沿って側方開口部４０Ｈから筐体３１の側方へ排出される冷却ファン４１からの送風（図１２：矢印Ｋｓ参照）の一部を、下方開口部５０Ｈから筐体下方へ排出させることができる（図１２：矢印Ｋｂ参照）ようになる。これにより、従来であれば放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、前記下方開口部５０Ｈから筐体外部に排出することができるのである。
特に、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に塵埃が付着し始めて側方開口部４０Ｈから排出される空気量が低下し始めた場合には、それに対応して下方開口部５０Ｈから排出される空気量が増加するようになり、それだけ塵埃を下方開口部５０Ｈから筐体外部へ排出する効果も増すことなる。従って、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に塵埃が堆積することを抑制することができ、長期間使用しても、熱交換効率の低下による冷却性能の低下を抑制することが可能になる。

特に、好ましくは、前記下方開口部５０Ｈが放熱フィン４４と冷却ファン４１との間隙部４２の下方に位置する筐体３１の底面３１ｂに開口していることにより、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、効果的に下方開口部５０Ｈから筐体３１の外部に排出して、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に堆積することを抑制することができる。

また、好ましくは、放熱フィン４４の上流側端部４４ａは、筐体底面３１ｂに近づくに連れて送風路４３の下流側に位置するように傾斜状に形成されているので、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、上述の傾斜に沿ってより効果的に下方開口部５０Ｈから筐体外部に排出して、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に塵埃が堆積することをより効果的に抑制することができる。

更に、前記下方開口部５０Ｈを複数の開口５１ｈで構成することが好ましく、この場合には、各々の開口５１ｈの開口サイズ及び数を適切に設定することにより、必要な開口面積を確保した上で、所定の大きさ以上の異物が下方開口部５０Ｈから機器内へ侵入することを防止できる。

また更に、より好ましくは、放熱フィン４４は、送風路４３における送風方向（図１０及び図１２：矢印Ｋｓ参照）に沿った板状フィン４４を前記送風方向に直交する方向に多数並べて構成されているので、非常に放熱効率の高い放熱体を得ることができる。そして、前記下方開口部５０Ｈは複数のフィン４４の上流側端部４４ａに沿って設けられているので、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に付着しがちである空気中の塵埃を、効果的に下方開口部５０Ｈから筐体外部に排出して、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍に塵埃が堆積することを効果的に抑制することができる。

また更に、好ましくは、放熱フィン４４の上流側端部４４ａ近傍の下方に位置する筐体底面３１ｂの少なくとも一部は、取り外し可能なカバー体５１で構成され、前記下方開口部５０Ｈは前記カバー体５１に設けられているので、筐体３１自体に設ける場合に比して下方開口部５０Ｈの設置が容易であり、また、カバー体５１を取り外すことによってメインテナンスもより容易に行える。

尚、以上の説明は、ノートパソコンを例にとったものであったが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、放熱フィンを備える他の種々の電子機器においても、有効に適用することができる。

このように、本発明は、上述の実施形態や変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や設計上の改良等を行い得るものであることは、言うまでもない。

本発明は、例えばノートパソコンなどの電子機器に備えられる冷却機構として、有効に利用することができる。

３１ 第２筐体
３１ｂ 第２筐体の底部
３１ｓ 第２筐体の側面
４０ 冷却機構
４０Ｈ 側方開口部
４１ 冷却ファン
４２ 間隙部
４３ 送風路
４４ 放熱フィン
４４ａ 放熱フィンの上流側端部
５０Ｈ 下方開口部
５１ カバー体
５１ｈ カバー体の開口部
５１ｓ カバー体のスリット状開口部
Ｗ ノートパソコン

Claims (5)

1. 電子回路を筐体内に収容した電子機器の冷却機構であって、
   前記筐体の内部に配設された冷却ファンと、
   前記筐体の側面に開口する側方開口部と、
   該側方開口部と前記冷却ファンとの間に形成された送風路において前記冷却ファンと所定の間隙を隔ててその下流側に配置された放熱体と、
   該放熱体の上流側端部近傍の下方に位置する筐体底面に開口し、前記冷却ファンからの空気を排出する下方開口部と、
   を備え、
   該放熱体の上流側端部近傍の下方に位置する筐体底面の少なくとも一部は、取り外し可能なカバー体で構成され、前記下方開口部は前記カバー体に設けられていることを特徴とする電子機器の冷却機構。
2. 前記下方開口部は、前記放熱体と前記冷却ファンとの間隙部の下方に位置する筐体底面に開口している、ことを特徴とする請求項１に記載の電子機器の冷却機構。
3. 前記放熱体の上流側端部は、前記筐体底面に近づくに連れて送風路の下流側に位置するように傾斜状に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電子機器の冷却機構。
4. 前記下方開口部は複数設けられている、ことを特徴とする請求項１から３の何れか一に記載の電子機器の冷却機構。
5. 前記放熱体は、前記送風路における送風方向に沿った板状フィンを前記送風方向に直交する方向に複数並べて構成され、前記下方開口部は前記複数の板状フィンの上流側端部に沿って設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の電子機器の冷却機構。

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