JP7401600B1 - 電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】アンテナエレメントによる好適な電波の送受信性能が得られ、しかも筐体の小型化やレイアウト自由度を向上させることのできる電子機器を提供する。【解決手段】電子機器10は、ルーバー50に設けられたアンテナエレメント60と、ルーバーに設けられたアンテナグランド74と、送風ファンとルーバーとの間に設けられた一対の導通体90とを有する。アンテナグランド74は上カバー材20一方と接触している。導通体90は、内面20aと内面22aとの間に亘って延在する縦板片90aと、縦板片90aの両端から屈曲して内面20a,20bに沿ってそれぞれ当接して導通し、且つ側面視でアンテナエレメント60の上方部及び下方部を挟むように配置された上下一対の導通片90bとを備える。縦板片90aは、側面視でアンテナエレメント60と重ならない位置で、かつ板面が送風ファン38による風に沿う向きになっている。【選択図】図8

Description

本発明は、筐体の側面にアンテナを有する電子機器に関する。
ノート型PC(ノートブック型パーソナルコンピュータ)のような電子機器は、WWAN(Wireless Wide Area Network)やWLAN(Wireless Local Area Network)等の各種無線通信のアンテナを搭載している。アンテナエレメントは筐体の側面に設けると外部との送受信を行うのに障壁がなくて好適である(特許文献1参照)。
また、ノート型PCはCPU等の発熱体を搭載しており、筐体内に冷却モジュールを搭載し、発熱体が発生する熱を吸熱し外部に放熱する。放熱手段としては、例えば発熱体の熱を冷却フィンに伝熱し、さらに送風ファンで風を当てて排気口から排気・排熱する(特許文献2参照)。排気口には筐体の強度担保、異物進入の防止および通風などを目的としたルーバーが設けられることが多い。ルーバーは、例えば樹脂材で構成される。冷却フィンは一般的に伝熱性を考慮して金属材で構成されている。
特許第6890702号公報 特開2022-059833号広報
ノート型PCには小型化の要請がある。ところが、アンテナエレメントおよび排気口はいずれも筐体の側面部分に設けられることがあり、しかも筐体の四周の全長は限られていることから両者が所定の長さ範囲を占有させると一層の小型化は困難となる。また、アンテナエレメントについてはなるべくレイアウトスペースを削減できることが望ましいが送受信波長などの関係上から極度に小型化することは難しい。このため、アンテナエレメントをルーバーに設けることが検討されている。これによりアンテナエレメントが単体で所定のスペースを占有することがなくなり、筐体内のレイアウト自由度が高まる。
アンテナエレメントに対応するアンテナグランドは、例えばルーバーの一部に設け、筐体を構成する金属材の第1カバーと第2カバーのいずれかに接続することが考えられる。第1カバーおよび第2カバーは電気的にグランドレベルとなっている。
アンテナエレメントによる安定した送受信のためには、近傍部でアンテナグランドを確実にグランドレベルに接続することが望ましいが、ルーバーのアンテナグランドを第1カバーと第2カバーのいずれか一方に接続するだけでは必ずしも十分ではない。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、アンテナエレメントによる好適な電波の送受信性能が得られ、しかも筐体の小型化やレイアウト自由度を向上させることの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、本発明の実施態様に係る電子機器は、金属材の第1カバーと第2カバーとが組み合わさって扁平形状をなす筐体と、前記筐体の側面に設けられた横長形状で樹脂材のルーバーと、前記筐体内に設けられて前記ルーバーから排気をする送風ファンと、前記ルーバーにおける前記送風ファンとは反対側の面に設けられたアンテナエレメントと、前記ルーバーに設けられ、前記アンテナエレメントに対応するアンテナグランドと、前記送風ファンと前記ルーバーとの間に設けられ、又は、前記送風ファンと前記ルーバーとの間で一部が平面視で前記ルーバーと重なる位置に設けられた導通体と、を有し、前記アンテナエレメントは少なくとも一部が横方向に延在する形状であり、前記アンテナグランドは前記第1カバーおよび前記第2カバーのうち一方と接触しており、前記導通体は、前記第1カバーの内面と前記第2カバーの内面との間に亘って延在する縦板片と、前記縦板片の両端から屈曲して前記第1カバーの内面および前記第2カバーの内面に沿ってそれぞれ当接して導通し、且つ側面視で前記アンテナエレメントの上方部及び下方部を挟むように配置された上下一対の導通片と、を備え、前記縦板片は、側面視で前記アンテナエレメントと重ならない位置で、かつ板面が前記送風ファンによる風に沿う向きになっている。
本発明の上記態様によれば、アンテナグランドは実質的に第1カバーおよび第2カバーの両方にグランド接続されることになって安定したグランドが確保される。このため、アンテナエレメントによる好適な電波の送受信性能が得られる。アンテナエレメントはルーバーに設けられることから、アンテナエレメント単体でスペースを占有することがなく、筐体の小型化やレイアウト自由度を向上させることができる。
図1は、一実施形態に係る電子機器を上から見下ろした模式的な平面図である。 図2は、下カバー材を取り外して内部を露呈させた状態の筐体の底面図である。 図3は、排気構造の斜視図である。 図4は、排気構造の分解斜視図である。 図5は、ルーバーを斜め上方から見た斜視図である。 図6は、ルーバーを上カバー材に取り付ける様子を示す斜視図である。 図7は、アンテナエレメントと冷却フィンとの位置関係を示す模式斜視図である。 図8は、筐体における排気構造とその周辺部の後面図である。 図9は、排気構造とその周辺部の断面側面図である。
以下に、本発明にかかる電子機器の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、一実施形態に係る電子機器10を上から見下ろした模式的な平面図である。図1に示すように、電子機器10は、ディスプレイ筐体12と筐体14とをヒンジ16で相対的に回動可能に連結したクラムシェル型のノート型PCである。本発明に係る電子機器は、ノート型PC以外、タブレット型PC、携帯電話、スマートフォン、又は携帯用ゲーム機等でもよい。
ディスプレイ筐体12は、筐体14よりも薄い扁平な箱体である。ディスプレイ筐体12には、ディスプレイ18が搭載されている。ディスプレイ18は、例えば有機EL(OLED:Organic Light Emitting Diode)や液晶で構成される。
以下、筐体14及びこれに搭載された各構成要素について、図1に示すようにディスプレイ筐体12を所定角度に開いてディスプレイ18を視認する状態を基準とし、手前側を「前」、奥側を「後」、幅方向を「左右」、厚み方向を上下または「縦」、と呼んで説明する。また、後述する排気構造56の説明では筐体14の厚み方向に直交する方向を「横」とする。
筐体14は、その後端部にヒンジ16が連結されている。筐体14は、上面及び四周側面を形成する上カバー材(第1カバー)20と、下面を形成する下カバー材(第2カバー)22とで構成されている。筐体14は上カバー材20と下カバー材22とが組み合わさって扁平な箱体をなしている。筐体14の上面には、キーボード24及びタッチパッド26が設けられている。
図2は、下カバー材22を取り外して内部を露呈させた状態の筐体14の底面図である。冷却モジュール28は、筐体14内のマザーボード30に実装された発熱体32が発生する熱を吸熱及び拡散し、さらに筐体14外へと放熱する冷却装置である。発熱体32は、例えばCPU,GPUなどである。マザーボード30は発熱体32等の各種半導体チップが実装されたプリント基板である。発熱体32は筐体14内で最大級の発熱体である。冷却モジュール28は、2本のヒートパイプ34,36と、2個の送風ファン38,40と、2つの冷却フィン42,44と、ヒートスプレッダ46とを備える。図2の符号48はバッテリーである。
ヒートパイプ34,36はパイプ状の熱輸送装置である。ヒートパイプ34,36は、一部が近接又は当接した状態で並列されている。ヒートパイプ34は一端が発熱体32から吸熱可能に配置され他端が冷却フィン42と熱的につながっている。ヒートパイプ36は一端が発熱体32と熱的に接続され、他端が冷却フィン44と熱的に接続されている。発熱体32とヒートパイプ34,36との間には伝熱材や放熱材が介在していてもよい。ヒートパイプ34,36は、それぞれ扁平な金属パイプの内部に形成された密閉空間に作動流体を封入した構成であり、密閉空間内で作動流体が相変化を生じながら流通し、これにより効率よく熱を輸送する。
送風ファン38,40は、ヒートパイプ34,36が輸送した熱を冷却フィン42,44を介し、ルーバー50,52から外へと排気・放熱するものである。ルーバー50,52は筐体14の外壁の一部を形成するように設けられている。本実施の形態ではルーバー50,52が排気口を兼ねているが、筐体14の外壁に排気口を設けてその内部にルーバー50,52を設けてもよい。
送風ファン38,40は筐体14の後端近傍で、且つ左右に分かれて配置されている。送風ファン38,40は扁平形状の筐体14に適合した平型形状となっている。ルーバー50は送風ファン38の排気位置に対応した箇所に形成されており、冷却フィン42はルーバー50と送風ファン38との間に設けられている。ルーバー52は送風ファン40の排気位置に対応した箇所に形成されており、冷却フィン44はルーバー52と送風ファン40との間に設けられている。冷却フィン42,44は送風ファン38,40と一体的に構成されていてもよい。送風ファン38,40の各下面の縁部はスポンジ材54で囲われている。スポンジ材54は下カバー材22に当接し、空気の逆流を防止している。送風ファン38,40は下カバー材22に形成された吸気口(図示略)から吸気をする。
次に、送風ファン38から送風して冷却フィン42の熱をルーバー50から排気・放熱する排気構造56の構成について説明する。なお、送風ファン40から送風して冷却フィン44の熱をルーバー52から排気・放熱する排気構造58(図1参照)の構成については同様であるために詳細な説明を省略する。
上記のとおり、排気構造56の説明では筐体14の厚み方向を「縦」とし、それに直交する方向を「横」とする。本実例における排気構造56の「横方向」は左右方向であるが、送風ファン40からの排気が左右方向に沿う場合には、「横方向」は筐体14の前後方向になる。
図3は、排気構造56の斜視図である。図4は、排気構造56の分解斜視図である。図5は、ルーバー50を斜め上方から見た斜視図である。図6は、ルーバー50を上カバー材20に取り付ける様子を示す斜視図である。排気構造56は上記の送風ファン38、ルーバー50および冷却フィン42を含み、さらに一対の導通体90およびルーバー50に設けられたアンテナエレメント60を含むものとする。アンテナエレメント60は、識別が容易となるように適宜ドット地で示す。
ルーバー50は筐体14の後側面に開口するように設けられた横長形状の樹脂材である。ルーバー50は筐体14の強度担保、異物進入の防止および送風ファン38の通風などを目的としている。ルーバー50は筐体14に固定されるユニット式であり、単体でアンテナエレメント60を設けるのに好適である。本実施例ではルーバー50は樹脂材62の一部として形成されている。樹脂材62は送風ファン38の排気口に相当する箇所がルーバー50となっているが、それ以外の中央側部分62aを含んでいる。ルーバー50は中央側部分62aとは独立した構成であってもよい。ルーバー50は中央側部分62aを介して反対側のルーバー52と一体の構成であってもよい。ルーバー50は基本的に樹脂による一体成型品であるが、成型の都合などによっては複数部材で形成するようにしてもよい。
ルーバー50は上壁64、下壁66、横壁68および複数の縦壁70を有している。上壁64は上カバー材20の内面20aに当接する。下壁66は下カバー材22の内面22aに当接する。上カバー材20および下カバー材22は、全面、又は少なくともルーバー50に当接する箇所とその周辺部が金属材であり、電気的にグランドレベルとなっているものとする。
ルーバー50には4箇所のビス止め片72a,72b,72c,72dが形成されている。ビス止め片72a~72dは上カバー材20に対してルーバー50をビスBで固定する部分である。ビス止め片72a~72dは略等間隔に形成されており、このうちのビス止め片72a,72bは左右両端にある。ビス止め片72b,72cは、上壁64の一部を兼ねている。
上壁64にはアンテナエレメント60に対応したアンテナグランド74が設けられている。アンテナグランド74はビス止め片72b,72cのビス孔を含む箇所に形成されており、ビス止めによって上カバー材20と接触して導通する。アンテナグランド74におけるビス止め片72b,72c以外の部分には導電性のスポンジ材75が設けられており、該スポンジ材75を介して上カバー材20と導通する。スポンジ材75は、例えば導電性粘着テープによって上壁64に固定されている。上カバー材20におけるルーバー50との当接箇所は塗装など被膜のない金属露呈部20aaが形成されていて導通可能となっている。
下壁66における筐体14内部の側には段差部66aが形成されている。複数の縦壁70は、上壁64と下壁66とに亘って設けられていて、ルーバー50および筐体14の強度を担保している。縦壁70のうち左右両端のものはルーバー50の側壁となっている。複数の縦壁70は送風ファン38の風をほぼ妨げない程度の数であって、不等間隔に設けられている。
横壁68は、上壁64と下壁66との中間部でルーバー50の横方向全長に亘って設けられている。横壁68は複数の縦壁70と交差している。横壁68における筐体14内部の側は、送風ファン38の風の抵抗を軽減させるために鋭角状の断面を形成している。
アンテナエレメント60は、ルーバー50の横壁68における外側面(つまり、送風ファン38とは反対側の面)に設けられている。アンテナエレメント60の横幅W1は対応する電波周波数などによって決定される。本実施例では横幅W1はルーバー50の横幅W2の約半分である。アンテナエレメント60は、横壁68に沿って形成される横幅W1の主部60a以外に、縦壁70に沿った短い副部60bを有している。換言すると、アンテナエレメント60の少なくとも一部は横壁68に沿って設けられている。アンテナエレメント60は、例えばLDS(Laser Direct Structuring)や金属箔などによって形成される。符号78はアンテナエレメント60のフィード線である。
図4に示すように、冷却フィン42はブロック形状であって金属材の薄板で構成されている。冷却フィン42は送風ファン38の送風口に対応した形状であって、上板42aと、下板42bと、これらの間に亘って設けられる複数の縦板42cとを有する。縦板42cは板面が送風ファン38による風に沿う向きになっており、多数が横方向に狭い間隔で並んでいる。下板42bはヒートパイプ34の端部と溶接等で固定されている。
冷却フィン42は、後方から見た側面視で横方向に関してアンテナエレメント60と略重なるアンテナ重複部80と、アンテナ重複部80を挟んだ両側のアンテナ非重複部82とに区分される。アンテナ非重複部82はアンテナ重複部80よりも後方(送風ファン38の排気方向)に向けて突出している突出部82aを有する。突出部82aはルーバー50の近傍まで突出している。アンテナ重複部80とルーバー50との間には空間部84が確保されている。
また換言すれば、ルーバー50におけるアンテナエレメント60が設けられている後面50a(図3参照)を基準としてアンテナ重複部80までの距離L1は、突出部82aまでの距離L2よりも長くなっている。送風ファン38の風を遮らない形状であれば、空間部84には何らかの樹脂部材が設けられていてもよい。突出部82aおよび空間部84は上方が上カバー材20で覆われている。アンテナエレメント60は、側面視で横方向に関してアンテナ重複部80の幅W3の範囲内にある。
図7は、アンテナエレメント60と冷却フィン44との位置関係を示す模式斜視図である。アンテナエレメント60はルーバー50に固定されているが、アンテナエレメント60と冷却フィン44との位置関係が分かりやすいように図7ではルーバー50を省略している。図7はアンテナエレメント60の右端とその周辺部を示しているが、左端についてはほぼ対称構造となっている。図7に示すように、アンテナエレメント60と突出部82aとの間は横方向に適度な幅W4が確保されている。
次に、排気構造56と該排気構造56が有する一対の導通体90とについて説明する。
図8は、筐体14における排気構造56とその周辺部の後面図である。図8では、ルーバー50におけるアンテナエレメント60以外の部分を省略するとともに、下カバー材22を断面で示している。図9は、排気構造56とその周辺部の断面側面図である。図9の符号86はゴム材の脚部である。
導通体90は、アンテナエレメント60の近傍で上カバー材20と下カバー材22との間の導通を確保するためにアンテナ重複部80とルーバー50との間(換言すれば、送風ファン38とルーバー50との間)に設けられるものであり、本実施例では空間部84に設けられている。一対の導通体90は同形状であって左右対称となる向きで設けられている。導通体90はステンレス材などの金属材からなる板片であって導通性がある。導通体90は短冊状の板片を屈曲して成形することができる。導通体90は簡便構造であり、廉価であるとともに筐体14への組み付けが容易である。
導通体90は、上カバー材20の内面20aと下カバー材22の内面22aとの間に亘って延在する縦板片90aと、縦板片90aの上下両端から屈曲して内面20aおよび内面22aに沿ってそれぞれ当接して導通し、且つ側面視でアンテナエレメント60の上方部及び下方部を多少の隙間を介して挟むように配置された上下一対の導通片90bとを有する。
縦板片90aは、側面視でアンテナエレメント60と重ならない位置にある。縦板片90aは、板面が送風ファン38による風に沿うように冷却フィン42の縦板42cと同じ向きになっている。一対の縦板片90aはそれぞれ、突出部82aにおける空間部84に面する端面82aaに固定されている。縦板片90aの端面82aaに対する固定方法は、例えば粘着テープや溶接である。このように、空間部84は一対の導通体90を配置お及び固定するのに位置、空間形状、空間容量が好適である。縦板片90aは上カバー材20と下カバー材22との間で上下一対の導通片90bを連結するためものであり、必ずしも上下方向に鉛直な平板状でなくとも、板面が送風ファン38の通風を妨げない向きであれば、例えば円弧板や傾斜板などであってもよい。ただし、上下方向に鉛直な板状であると端面82aaに対して固定しやすくて好適である。
図4に示すように、導通体90を筐体14に組み付ける前の自然状態では、一対の導通片90bと縦板片90aとの間はやや鈍角状となっている。つまり、一対の導通片90bは縦板片90aを基端として先端に向かって開く形状となっている。一対の導通片90bは縦板片90aに対して弾性的に角度変化可能であり、図8に示すように導通体90を筐体14に組み付けた状態では、一対の導通片90bは縦板片90aに対して直角となっており、内面20a,20bに弾性的に当接している。導通片90bは板バネのように作用して、内面20a,20bに対して適度な力で押圧する状態となっており、確実な導通が確保される。
内面20aおよび内面22aにおける導通片90bとの接触面は塗装などの被膜が省略されて金属面が露呈している。内面20aおよび内面22aは導通片90bに対してある程度広い面積で当接するように接触面が平面であることが望ましいが、レイアウトなどの設計条件によってはこれに限られない。
図9に示すように、導通体90は、送風ファン38および冷却フィン42とルーバー50との間に設けられており、ルーバー50とは重なっていない。ただし、仮想線で示すようにルーバー50から突出する板片76を設けて、一対の導通片90bのうち下カバー材22と当接するものを板片によって内面22aとの間に挟持させて導通片90bを該内面22aに対して一層確実に当接させるようにしてもよい。板片76はルーバー50とは別要素でもよいし、一体成型品となっていてもよい。すなわち、導通体90は送風ファン38および冷却フィン42とルーバー50との間で一部が平面視でルーバー50や板片76と重なる位置に設けられていてもよい。
このように構成される電子機器10では、アンテナエレメントがルーバー50に設けられていることから、アンテナエレメント60が単体で所定のスペースを占有することがなくなり、筐体14の小型化が可能になる。また、筐体14内のレイアウト自由度が高まり、例えばバッテリー48を大型化することができる。アンテナエレメント60は筐体14の側面に設けられるため、外部との送受信を行うのに障壁がなくて好適である。
アンテナ非重複部82はアンテナ重複部80よりも突出している突出部82aを有しており、好適な冷却性能が得られる。突出部82aはルーバー50の近傍まで突出しておりスペースの無駄がない。アンテナエレメント60が設けられている後面50aを基準としてアンテナ重複部80までの距離L1は、突出部82aまでの距離L2よりも長くなっていることから、該アンテナ重複部80のアンテナエレメント60に対する電波送受信の影響を低減させることができる。特に、アンテナエレメント60は側面視で横方向に関してアンテナ重複部80の幅の範囲内にあって、アンテナ重複部80がアンテナエレメント60に対する電磁的影響が少ない。
アンテナエレメント60による安定した送受信のためには、その近傍部でアンテナグランド74を確実にグランドレベルに接続することが望ましい。電子機器10では、アンテナグランド74が上記のビス止め片72b,72c(図6参照)の箇所でビス止め、およびスポンジ材75によって上カバー材20の内面20aと接触してグランド接続されているが、これに加え、アンテナエレメント60の近傍である空間部84において一対の導通体90により上カバー材20と下カバー材22との導通が図られており、グランドの強化が施されている。
つまり、アンテナグランド74は実質的に上カバー材20および下カバー材22の両方にグランド接続されており安定したグランドが確保される。このため、アンテナエレメント60による好適な電波の送受信性能が得られる。なお、導通体90は1つのアンテナエレメント60に対して一対設けられており、一層確実なグランド確保が可能になる。ただし、条件によっては導通体90を1つとしても相応の効果は得られる。導通体90は3以上設けてもよい。
また、導通体90は金属材であるが薄くて体積が小さく、しかも側面視でアンテナエレメント60と重ならない位置にあり、該アンテナエレメント60の電波送受信に対する影響が少ない。
本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
10 電子機器
14 筐体
18 ディスプレイ
20 上カバー材
20a 内面
22 下カバー材
22a 内面
38,40 送風ファン
42,44 冷却フィン
50,52 ルーバー
50a 後面
56,58 排気構造
60 アンテナエレメント
74 アンテナグランド
75 スポンジ材
80 アンテナ重複部
82 アンテナ非重複部
82a 突出部
82aa 端面
84 空間部
90 導通体
90a 縦板片
90b 導通片

Claims (5)

  1. 電子機器であって、
    金属材の第1カバーと第2カバーとが組み合わさって扁平形状をなす筐体と、
    前記筐体の側面に設けられた横長形状で樹脂材のルーバーと、
    前記筐体内に設けられて前記ルーバーから排気をする送風ファンと、
    前記ルーバーにおける前記送風ファンとは反対側の面に設けられたアンテナエレメントと、
    前記ルーバーに設けられ、前記アンテナエレメントに対応するアンテナグランドと、
    前記送風ファンと前記ルーバーとの間に設けられ、又は、前記送風ファンと前記ルーバーとの間で一部が平面視で前記ルーバーと重なる位置に設けられた導通体と、
    を有し、
    前記アンテナエレメントは少なくとも一部が横方向に延在する形状であり、
    前記アンテナグランドは前記第1カバーおよび前記第2カバーのうち一方と接触しており、
    前記導通体は、
    前記第1カバーの内面と前記第2カバーの内面との間に亘って延在する縦板片と、
    前記縦板片の両端から屈曲して前記第1カバーの内面および前記第2カバーの内面に沿ってそれぞれ当接して導通し、且つ側面視で前記アンテナエレメントの上方部及び下方部を挟むように配置された上下一対の導通片と、
    を備え、
    前記縦板片は、側面視で前記アンテナエレメントと重ならない位置で、かつ板面が前記送風ファンによる風に沿う向きになっている
    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、
    前記導通体は、対称となる向きで一対設けられている
    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、
    一対の前記導通片は前記縦板片に対して弾性的に角度変化可能であり、前記第1カバーの内面および前記第2カバーの内面に弾性的に当接している
    ことを特徴とする電子機器。
  4. 請求項1に記載の電子機器において、
    少なくとも一部が前記ルーバーと前記送風ファンとの間に配置されている金属材の冷却フィンを有し、
    前記冷却フィンは、側面視で横方向に関して前記アンテナエレメントと略重なるアンテナ重複部と、前記アンテナ重複部を挟んだ両側のアンテナ非重複部とに区分され、
    前記アンテナ非重複部は前記アンテナ重複部よりも前記送風ファンの排気方向に向けて突出している突出部を有し、
    前記アンテナ重複部と前記ルーバーとの間には空間部が確保されており、
    前記導通体は前記空間部に設けられている
    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、
    前記縦板片は前記突出部における前記空間部側の端面に当接するように設けられている
    ことを特徴とする電子機器。
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