JP6243970B1

JP6243970B1 - 電子機器

Info

Publication number: JP6243970B1
Application number: JP2016136013A
Authority: JP
Inventors: 勉長南; 晶吾秋山; 周作富沢; エコダンテゴメス
Original assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Current assignee: Lenovo Singapore Pte Ltd
Priority date: 2016-07-08
Filing date: 2016-07-08
Publication date: 2017-12-06
Anticipated expiration: 2036-07-08
Also published as: JP2018006701A

Abstract

【課題】大きなファン風量を確保して冷却機能を高くできるとともに、操作者に与える聴感の悪化を低減することができる電子機器を提供すること。【解決手段】内部に発熱体を収容した機器筐体内に設けられ前記発熱体で発生した熱を前記機器筐体の外壁側面及び外壁背面に形成された側面の排気口及び背面の排気口を通して前記機器筐体外に排出する送風ファン３１を有した電子機器であって、側面の排気口２３と送風ファン３１との間に側面の排気口２３を通した排気の開閉を行う開閉扉８０と、発熱体の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度が第１所定温度以上の場合、送風ファン３１を駆動する駆動制御部と、前記温度が前記第１所定温度を超える第２所定温度未満の場合、開閉扉８０を閉にし、前記温度が前記所定温度以上となった場合、開閉扉８０を開にする開閉制御部と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、大きなファン風量を確保して冷却機能を高くできるとともに、操作者に与える聴感の悪化を低減することができる電子機器に関する。

従来から、コンピュータ機器などの電子機器では、筐体内部の発熱体を冷却するため、冷却ファン等の冷却構造を設けている。なお、特許文献１には、外気温度が予め設定された第１のしきい値よりも低い場合、電子機器の内部で温まった空気をユーザ側に向く面に設けられた給排口から排気し、外気温度が予め設定された第２のしきい値より高い場合、給排口から吸気し、電子機器の内部で温まった空気を有効利用するものが記載されている。

特開２０１０−７２７２６号公報

ところで、冷却ファンを用いた冷却構造では、機器筐体の外壁側面及び外壁背面に側面排気口及び背面排気口を設け、大きな風量を確保して冷却するものがある。この場合、側面排気口及び背面排気口は、操作者の位置から遠い場所に設けられているものの、側面排気口からの排気音は操作者に漏れ、操作者に対する聴感が悪いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大きなファン風量を確保して冷却機能を高くできるとともに、操作者に与える聴感の悪化を低減することができる電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電子機器は、内部に発熱体を収容した機器筐体内に設けられ前記発熱体で発生した熱を前記機器筐体の外壁側面及び外壁背面に形成された側面排気口及び背面排気口を通して前記機器筐体外に排出する送風ファンを有した電子機器であって、前記側面排気口と前記送風ファンとの間に前記背面排気口を通した排気の開閉を行う開閉扉と、前記発熱体の温度を検出する温度センサと、前記温度センサが検出する温度が第１所定温度以上の場合、前記送風ファンを駆動する駆動制御部と、前記温度が前記第１所定温度を超える第２所定温度未満の場合、前記開閉扉を閉にし、前記温度が前記所定温度以上となった場合、前記開閉扉を開にする開閉制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる電子機器は、上記の発明において、前記側面排気口及び前記背面排気口はそれぞれ放熱フィンが設けられ、各放熱フィンと前記発熱体とはヒートパイプで接続されていることを特徴とする。

また、本発明にかかる電子機器は、上記の発明において、前記送風ファンと前記側面排気口及び前記背面排気口との組み合わせ構成は、前記機器筐体内に複数設けられることを特徴とする。

また、本発明にかかる電子機器は、上記の発明において、前記温度センサは、前記放熱フィンまたは前記ヒートパイプの温度を検出することを特徴とする。

また、本発明にかかる電子機器は、上記の発明において、前記開閉扉の一部または全部にバイメタルが用いられ、前記バイメタルは前記開閉制御部の開閉制御機能及び前記温度センサのセンサ機能を兼ね備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる電子機器は、上記の発明において、前記開閉扉の一部または全部に形状記憶合金が用いられ、前記形状記憶合金は前記開閉制御部の開閉制御機能及び前記温度センサのセンサ機能を兼ね備えたことを特徴とする。

本発明によれば、側面排気口側の排気を開閉する開閉扉を設け、発熱体の温度が第２所定温度以上になった場合のみ、前記開閉扉を開にし、背面排気口からの排気に加えて側面排気口からの排気を行うようにしているので、大きなファン風量を確保して冷却機能を高くできるとともに、操作者に与える聴感の悪化状態の時間を少なくすることができる。

図１は、本実施の形態である電子機器の構成を示す斜視図である。図２は、キーボードを取り外した状態の本体筐体内の構成を示す平面図である。図３は、キーボードを取り外した状態における排気口付近の内部構造を示す斜視図である。図４は、送風ファンユニットを後方斜め左上からみた斜視図である。図５は、送風ファンユニットのＡ−Ａ線断面図である。図６は、冷却制御に関する制御構成を示すブロック図である。図７は、制御部による冷却制御処理手順を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（電子機器の全体構成）
図１は、本実施の形態である電子機器１の構成を示す斜視図である。この実施の形態では、電子機器１としてコンピュータ機器を例示している。電子機器１は、本体筐体１０及び蓋体１１を備えている。

本体筐体１０は、上面部１２、左側面部１３、右側面部１４、前面部１５、背面部１６及び図示しない底面部から構成される箱体である。本体筐体１０の上面部１２にはキーボード１７が設けてある。キーボード１７は、図示は省略するが、金属板によって構成したベース部材の上面にメンブレンスイッチシート及び複数のキートップ１７ａを配設して構成した入力装置である。上面部１２において手前側に位置する部位にはパームレスト１８が設けてある。

蓋体１１は、本体筐体１０の上面部１２に対向する面に液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等から構成される表示装置２１を備えたものであり、本体筐体１０の奥側縁部にヒンジ部２２によってその下端部が回転可能に支持されている。この蓋体１１は、本体筐体１０に対して開いた場合に本体筐体１０の手前側に向けて表示装置２１を露出させるとともに、本体筐体１０の上面部１２を開放した状態となる。一方、ヒンジ部２２を介して回転させれば、本体筐体１０の上面部１２及び表示装置２１を同時に覆うカバーとして機能する。

図２は、キーボード１７を取り外した状態の本体筐体１０内の構成を示す平面図である。また、図３は、キーボード１７を取り外した状態における排気口２３付近の内部構造を示す斜視図である。また、図４は、送風ファンユニット３０を後方斜め左上からみた斜視図である。

図２及び図３に示すように、本体筐体１０の左側面部１３及び背面部１６の左側には、それぞれ排気口２３，２４が形成してある。また、本体筐体１０の右側面部１４及び背面部１６の右側には、それぞれ排気口２５，２６が形成してある。また、本体筐体１０の左奥隅には送風ファンユニット３０が配置される。また、本体筐体１０の右奥隅には送風ファンユニット４０が配置される。

排気口２３，２４、２５，２６は、本体筐体１０の内部に配設された送風ファン３１，４１からそれぞれ送り出される空気を、本体筐体１０の外部に排出させるための長孔形状の貫通孔である。なお、図示は省略するが、本体筐体１０の上面部や底面部等には、外部の空気を本体筐体１０の内部に取り入れるための吸気口が設けてある。本体筐体１０の内部に取り入れられた空気は、送風ファン３１，４１の中央部の開口を介して送風ファン３１，４１内部に吸入される。

図２〜図４に示すように、送風ファンユニット３０の排気口２３，２４側には、それぞれ放熱フィン３３，３４が配置される。また、送風ファンユニット４０の排気口２５，２６側には、それぞれ放熱フィン３５，３６が配置される。送風ファン３１から送り出される空気は、複数の放熱フィン３３間及び複数の放熱フィン３４間を通って熱を奪いつつそれぞれ排気口２３，２４から排出される。同様に、送風ファン４１から送り出される空気は、複数の放熱フィン３５間及び複数の放熱フィン３６間を通って熱を奪いつつそれぞれ排気口２５，２６から排出される。

図２に示すように、本体筐体１０の内部には、ＣＰＵ５０、ＣＰＵ５０のヒートシンク５１、ＧＰＵ５２、ＧＰＵ５２のヒートシンク５３、メモリ５４、バッテリ５６、ハードディスク装置５７、光学式ドライブ装置５８などが配置される。発熱体であるＣＰＵ５０、ＧＰＵ５２には、ヒートパイプ７１，７２，７３が配置される。ヒートパイプ７１，７２は、並列配置され、一端がＧＰＵ５２側に接続され、他端が放熱フィン３３，３４に接続される。また、ヒートパイプ７３は、一端がＧＰＵ５２側に接続され、他端が放熱フィン３５，３６に接続されるとともに、中央部がＣＰＵ５０側に接続される。この結果、ＧＰＵ５２の熱は、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７１，７２、放熱フィン３３，３４を介して伝熱して放熱される。また、ＧＰＵ５２の熱は、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７３、放熱フィン３５，３６を介して伝熱して放熱される。さらに、ＣＰＵ５０の熱は、ヒートシンク５１、ヒートパイプ７３、放熱フィン３５，３６を介して伝熱して放熱される。あるいは、ＣＰＵ５０の熱は、ヒートシンク５１、ヒートパイプ７３、ヒートシンク５３、ヒートパイプ７１，７２、放熱フィン３３，３４を介して伝熱して放熱される。

ヒートパイプ７１〜７３は、銅やアルミニウム等の金属から構成される管に作動液が封入され、内壁部分にウィックが設けられた熱伝達部材である。なお、放熱フィン３３〜３５は、それぞれ複数の薄板状の放熱フィンを有し、その全体形状は直方体形状を成している。放熱フィン３３〜３５は、銅やアルミニウム合金等の熱伝導率の高い金属材料から構成される。

なお、送風ファンユニット３０，４０は、それぞれ送風ファン３１，４１と、送風ファン３１，４１を収容するファンケース３２，４２とを有する。送風ファンユニット３０，４０は、ファンケース３２，４２に支持される回転軸３７，４７に接続された送風ファン３１，４１を回転して遠心方向に空気を送り出す遠心式ファンである。

（冷却構造）
ここで、上述した送風ファンユニット３０，４０は、背面部１６側の排気口２４，２６から排気するとともに、左側面部１３の排気口２３及び右側面部１４の排気口２５から排気することができる。本実施の形態では、ＣＰＵ５０やＧＰＵ５２などの発熱体の発熱が小さい場合、操作者の聴感に影響を与える左側面部１３及び右側面部１４からの排気をなくすようにしている。

図５は、送風ファンユニット３０のＡ−Ａ線断面図である。図５に示すように、本実施の形態では、放熱フィン３３間の空気の流動を塞ぐ開閉扉８０を設けている。開閉扉８０は、開閉扉本体８１、軸８２、アクチュエータ８３を有する。アクチュエータ８３は、ＣＰＵ５０やＧＰＵ５２の発熱が小さい場合、開閉扉本体８１で放熱フィン３３間を塞ぎ、ＣＰＵ５０やＧＰＵ５２の発熱が大きい場合、開閉扉本体８１を開いて放熱フィン３３間を開放する。開閉扉本体８１は、櫛歯形状をなし、櫛歯間に放熱フィン３３が入り込んで放熱フィン３３間を閉塞する。なお、開閉扉本体８１は、櫛歯形状でなく平板形状とし、放熱フィン３３と送風ファン４１との間に設けてもよい。アクチュエータ８３は、例えば、電磁ソレノイドであり、直動運動を、軸８２を介して回転運動に変換する。なお、送風ファンユニット４０の放熱フィン３５に対しても、開閉扉８０と同様な開閉扉が設けられる。

（冷却制御構成）
図６は、冷却制御に関する制御構成を示すブロック図である。図６に示すように、制御部９０は、駆動制御部９１及び開閉制御部９２を有し、温度センサＳ１、送風ファン３１，４１、開閉扉８０に接続される。温度センサＳ１は、ＣＰＵ５０またはヒートシンク５１の温度を検出する。駆動制御部９１は、送風ファン３１，４１の駆動制御を行う。開閉制御部９２は、開閉扉８０の開閉制御を行う。なお、上述したように、開閉扉８０は、放熱フィン３３，３５に設けられる。また、制御部９０は、ＣＰＵ５０に対応する。さらに、温度センサＳ１は、ＧＰＵ５２あるいはＧＰＵ５２のヒートシンク５３に設け、最も高い温度を検出するようにしてもよい。また、温度センサＳ１は、放熱フィン３３〜３６、ヒートパイプ７１〜７３の温度を検出するようにしてもよい。

（冷却制御処理）
図７は、制御部９０による冷却制御処理手順を示すフローチャートである。なお、初期状態では、送風ファン３１，４１は停止状態であり、開閉扉８０は開状態である。図７に示すように、まず、制御部９０は、温度センサＳ１が検出した検出温度が第１所定温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。第１所定温度は、例えば５０℃である。検出温度が第１所定温度以上でない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）には、送風ファン３１，４１を停止し（ステップＳ１０３）、本処理を終了する。一方、検出温度が第１所定温度以上である場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）には、駆動制御部９１によって送風ファン３１，４１を駆動させ（ステップＳ１０２）、背面部１６側の放熱フィン３４，３６及び排気口２４，２６を介して放熱する。なお、本実施の形態では、送風ファン３１，４１の駆動回転数は一定としているが、検出温度の上昇に伴って駆動回転数を上昇する駆動制御を行ってもよい。

その後、検出温度が第２所定温度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０３）。この第２所定温度は、例えば７０℃であり、第１所定温度よりも高い温度である。検出温度が第２所定温度以上でない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）には、開閉扉８０を閉にし（ステップＳ１０６）、本処理を終了する。一方、検出温度が第２所定温度以上である場合（ステップＳ１０４，Ｙｅｓ）には、開閉制御部９２を介して開閉扉８０を開にする制御を行って（ステップＳ１０５）、本処理を終了する。なお、上述した処理は所定時間毎に繰り返し行う。

（バイメタルを用いた冷却制御）
上述した開閉扉８０は、バイメタルを用いて開閉してもよい。この場合、アクチュエータ８３のみをバイメタルとしてもよいし、開閉扉８０全体をバイメタル構造としてもよい。バイメタルは、熱膨張率の異なる金属同士を張り合わせ、熱膨張率の差によって変形するものであり、例えばＮｉ−Ｆｅは、好ましい。Ｎｉ−Ｆｅ系は、使用環境温度が６０℃前後で、熱膨張率の差が大きいからである。このバイメタルを用いた開閉扉８０は、上述した温度センサＳ１及び開閉制御部９２を兼ね備えた構造となる。

（形状記憶合金を用いた冷却制御）
また、上述した開閉扉８０は、形状記憶合金を用いて開閉してもよい。この場合、アクチュエータ８３のみを形状記憶合金としてもよいし、開閉扉８０全体を形状記憶合金構造としてもよい。形状記憶合金は、熱によって金属結晶構造が大きく変形するものであり、例えばＭｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金が好ましい。Ｍｎ−Ｎｉ−Ｃｕ系合金は、使用環境温度が６０℃前後で変形するからである。この形状記憶合金を用いた開閉扉８０は、上述した温度センサＳ１及び開閉制御部９２を兼ね備えた構造となる。

さらに、上述した実施の形態では、本発明の電子機器をコンピュータ機器に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、筐体内に配置された電子部品を冷却する冷却構造を備えたその他の電子機器に適用することも可能である。

１電子機器
１０本体筐体
１１蓋体
１２上面部
１３左側面部
１４右側面部
１５前面部
１６背面部
１７ａキートップ
１７キーボード
１８パームレスト
２１表示装置
２２ヒンジ部
２３〜２６排気口
３０，４０送風ファンユニット
３１，４１送風ファン
３２，４２ファンケース
３３〜３６放熱フィン
３７，４７回転軸
５１，５３ヒートシンク
５４メモリ
５６バッテリ
５７ハードディスク装置
５８光学式ドライブ装置
７１〜７３ヒートパイプ
８０開閉扉
８１開閉扉本体
８２軸
８３アクチュエータ
９０制御部
９１駆動制御部
９２開閉制御部
Ｓ１温度センサ

Claims

内部に発熱体を収容した機器筐体内に設けられ前記発熱体で発生した熱を前記機器筐体の外壁側面及び外壁背面に形成された側面排気口及び背面排気口を通して前記機器筐体外に排出する送風ファンを有した電子機器であって、
前記側面排気口と前記送風ファンとの間に前記側面排気口を通した排気の開閉を行う開閉扉と、
前記発熱体の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサが検出する温度が第１所定温度以上の場合、前記送風ファンを駆動する駆動制御部と、
前記温度が前記第１所定温度を超える第２所定温度未満の場合、前記開閉扉を閉にし、前記温度が前記第２所定温度以上となった場合、前記開閉扉を開にする開閉制御部と、
を備えたことを特徴とする電子機器。
前記側面排気口及び前記背面排気口はそれぞれ放熱フィンが設けられ、各放熱フィンと前記発熱体とはヒートパイプで接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
前記送風ファンと前記側面排気口及び前記背面排気口との組み合わせ構成は、前記機器筐体内に複数設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
前記温度センサは、前記放熱フィンまたは前記ヒートパイプの温度を検出することを特徴とする請求項２に記載の電子機器。
前記開閉扉の一部または全部にバイメタルが用いられ、
前記バイメタルは前記開閉制御部の開閉制御機能及び前記温度センサのセンサ機能を兼ね備えたことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
前記開閉扉の一部または全部に形状記憶合金が用いられ、
前記形状記憶合金は前記開閉制御部の開閉制御機能及び前記温度センサのセンサ機能を兼ね備えたことを特徴とする請求項４に記載の電子機器。