JPWO2004059174A1 - 送風装置、送風装置を備えた冷却ユニットおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
送風装置（２４）は、羽根車（３６）と、この羽根車（３６）を収容するケース（３５）とを備えている。ケース（３５）は、羽根車（３６）の回転中心部に空気を導く少なくとも１つの丸い吸気口（４２ａ，４２ｂ）と、羽根車（３６）の外周から吐き出される空気が集まる吐出口（４３）とを有する。吸気口（４２ａ，４２ｂ）の開口縁は、ケース（３５）内の空気圧力が最も高くなる高圧部（４８）に対応する箇所に、羽根車（３６）の回転中心部に向けて張り出す延出部（４９）を有する。この延出部（４９）の存在により、吸気口（４２ａ，４２ｂ）の開口形状が非真円形となっている。
Description
本発明は、羽根車の回転中心部に吸い込まれた空気を羽根車の外周から吐き出すようにした送風装置、この送風装置を備えた冷却ユニットおよび送風装置を搭載したポータブルコンピュータのような電子機器に関する。
例えばポータブルコンピュータのような電子機器に用いられるマイクロプロセッサは、処理速度の高速化や多機能化に伴い発熱量が増加している。この熱対策として、従来の電子機器は、マイクロプロセッサを強制的に冷却する冷却ユニットを装備している。
冷却ユニットは、マイクロプロセッサと共に電子機器の筐体に収められている。この冷却ユニットは、マイクロプロセッサに熱的に接続されたヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送風する遠心式の送風装置とを備えている。
送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとで構成されている。ケースは、羽根車の回転中心部と向かい合う吸気口と、羽根車を取り囲む渦巻き室と、渦巻き室の巻き終わり側の下流端に位置する吐出口とを備えている。
羽根車が回転すると、筐体の内部又は外部の空気が吸気口から羽根車の回転中心部に吸い込まれる。この空気は、遠心力により羽根車の外周から渦巻き室に吐き出される。渦巻き室は、羽根車から吐き出された空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換するためのものであり、羽根車から吐き出された空気を集めて吐出口に送る。この吐出口に送られた空気は、冷却風となってヒートシンクに吹き付けられる。この結果、ヒートシンクに伝えられたマイクロプロセッサの熱が冷却風との熱交換により放出されるとともに、この冷却風の流れに乗じて筐体の外部に排出される。
ところで、上記送風装置では、羽根車の外周から吐き出された空気を渦巻き室で集めて吐出口に送っている。このため、渦巻き室の空気圧力は、渦巻き室の巻き始めの位置から巻き終わりの位置に進むに従い徐々に高くなり、吐出口の直前で急激に低くなる。この結果、渦巻き室の巻き終わりの位置付近に空気圧力が最も高い高圧部が形成される。
従来の送風装置によると、真円形の開口形状を有する吸気口が羽根車と同軸状に配置されており、この吸気口の開口縁が渦巻き室に連なっている。この場合、吸気口の開口縁のうち上記高圧部に対応する箇所では、渦巻き室内の高い空気圧力が吸気口に作用する空気の吸込力を上回ることがあり、渦巻き室内の空気の一部が吸気口からケースの外に吹き出すといった現象が生じている。言い換えると、ケースの吸気口から空気漏れが生じ、吸気口から吸い込んだ空気を効率よく吐出口に導くことができなくなる。
特開平「１０−３２６９８６号公報」は、吸気口からの空気の吹き出しを防止するファン装置を開示している。このファン装置では、羽根車の外周にリングを設け、このリングの整流作用によって空気の吹き出しを防止している。
しかしながら、上記先行技術によると、羽根車と一体に回転する専用のリングを必要とするとともに、このリングを羽根車のブレードに固定するための構造を必要とする。
したがって、羽根車の構造の複雑化や部品点数の増大を避けられず、コスト高を招く原因となるといった不具合がある。
冷却ユニットは、マイクロプロセッサと共に電子機器の筐体に収められている。この冷却ユニットは、マイクロプロセッサに熱的に接続されたヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送風する遠心式の送風装置とを備えている。
送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとで構成されている。ケースは、羽根車の回転中心部と向かい合う吸気口と、羽根車を取り囲む渦巻き室と、渦巻き室の巻き終わり側の下流端に位置する吐出口とを備えている。
羽根車が回転すると、筐体の内部又は外部の空気が吸気口から羽根車の回転中心部に吸い込まれる。この空気は、遠心力により羽根車の外周から渦巻き室に吐き出される。渦巻き室は、羽根車から吐き出された空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換するためのものであり、羽根車から吐き出された空気を集めて吐出口に送る。この吐出口に送られた空気は、冷却風となってヒートシンクに吹き付けられる。この結果、ヒートシンクに伝えられたマイクロプロセッサの熱が冷却風との熱交換により放出されるとともに、この冷却風の流れに乗じて筐体の外部に排出される。
ところで、上記送風装置では、羽根車の外周から吐き出された空気を渦巻き室で集めて吐出口に送っている。このため、渦巻き室の空気圧力は、渦巻き室の巻き始めの位置から巻き終わりの位置に進むに従い徐々に高くなり、吐出口の直前で急激に低くなる。この結果、渦巻き室の巻き終わりの位置付近に空気圧力が最も高い高圧部が形成される。
従来の送風装置によると、真円形の開口形状を有する吸気口が羽根車と同軸状に配置されており、この吸気口の開口縁が渦巻き室に連なっている。この場合、吸気口の開口縁のうち上記高圧部に対応する箇所では、渦巻き室内の高い空気圧力が吸気口に作用する空気の吸込力を上回ることがあり、渦巻き室内の空気の一部が吸気口からケースの外に吹き出すといった現象が生じている。言い換えると、ケースの吸気口から空気漏れが生じ、吸気口から吸い込んだ空気を効率よく吐出口に導くことができなくなる。
特開平「１０−３２６９８６号公報」は、吸気口からの空気の吹き出しを防止するファン装置を開示している。このファン装置では、羽根車の外周にリングを設け、このリングの整流作用によって空気の吹き出しを防止している。
しかしながら、上記先行技術によると、羽根車と一体に回転する専用のリングを必要とするとともに、このリングを羽根車のブレードに固定するための構造を必要とする。
したがって、羽根車の構造の複雑化や部品点数の増大を避けられず、コスト高を招く原因となるといった不具合がある。
本発明の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止することができ、コストを低減できる送風装置を得ることにある。
本発明の他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する冷却ユニットを得ることにある。
本発明のさらに他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する電子機器を得ることにある。
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る送風装置は、
回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとを備えている。上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも１つの丸い吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口の開口縁は、上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部に対応する箇所に、上記羽根車の回転中心部に向けて張り出す延出部を有し、この延出部の存在により上記吸気口の開口形状が非真円形であることを特徴としている。
この構成によれば、吸気口の開口縁のうち、ケース内の高圧部に対応する箇所が高圧部から離れる方向に張り出すので、高圧部の空気が吸気口から吹き出し難くなる。そのため、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。
本発明の他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する冷却ユニットを得ることにある。
本発明のさらに他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する電子機器を得ることにある。
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る送風装置は、
回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとを備えている。上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも１つの丸い吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口の開口縁は、上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部に対応する箇所に、上記羽根車の回転中心部に向けて張り出す延出部を有し、この延出部の存在により上記吸気口の開口形状が非真円形であることを特徴としている。
この構成によれば、吸気口の開口縁のうち、ケース内の高圧部に対応する箇所が高圧部から離れる方向に張り出すので、高圧部の空気が吸気口から吹き出し難くなる。そのため、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。
図２は、筐体の内部にマイクロプロセッサを冷却する冷却ユニットを組み込んだ状態を示すポータブルコンピュータの斜視図。
図３は、冷却ユニットとマイクロプロセッサとの位置関係を示す斜視図。
図４は、冷却ユニットを分解して示す斜視図。
図５は、吸気口の開口形状を示す送風装置の平面図。
図６は、図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図。
図７は、吸気口の形状と空気圧力が最も高くなる高圧部との位置関係を示す送風装置の断面図。
図８は、ケース内の圧力分布を示す送風装置の断面図。
図９は、吸気口の開口形状を非真円形とした場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
図１０は、真円形の開口形状を有する吸気口を羽根車と同軸状に配置した場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る送風装置の平面図。
図２は、筐体の内部にマイクロプロセッサを冷却する冷却ユニットを組み込んだ状態を示すポータブルコンピュータの斜視図。
図３は、冷却ユニットとマイクロプロセッサとの位置関係を示す斜視図。
図４は、冷却ユニットを分解して示す斜視図。
図５は、吸気口の開口形状を示す送風装置の平面図。
図６は、図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図。
図７は、吸気口の形状と空気圧力が最も高くなる高圧部との位置関係を示す送風装置の断面図。
図８は、ケース内の圧力分布を示す送風装置の断面図。
図９は、吸気口の開口形状を非真円形とした場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
図１０は、真円形の開口形状を有する吸気口を羽根車と同軸状に配置した場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る送風装置の平面図。
以下本発明の第１の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図１ないし図１０にもとづいて説明する。
図１および図２は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、コンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とで構成されている。
コンピュータ本体２は、偏平な箱状の筐体４を備えている。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、前壁４ｃ、左右の側壁４ｄを有し、この筐体４の上壁４ｂにキーボード５が支持されている。
ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング６と、このディスプレイハウジング６に収容された液晶表示パネル７とを備えている。ディスプレイハウジング６は、筐体４の後端部に図示しないヒンジを介して回動可能に連結されている。液晶表示パネル７は、表示画面７ａを有している。表示画面７ａは、ディスプレイハウジング６の前面の開口部８からディスプレイハウジング６の外部に露出している。
図２に示すように、筐体４は、プリント回路板１０および冷却ユニット２０を収容している。プリント回路板１０は、筐体４の底壁４ａに沿って配置されている。このプリント回路板１０の上面に発熱体としての半導体パッケージ１１が実装されている。半導体パッケージ１１は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この半導体パッケージ１１は、ベース基板１２とＩＣチップ１３とを有している。ベース基板１２は、プリント回路板１０の上面に半田付けされている。ＩＣチップ１３は、ベース基板１２の上面中央部に実装されている。ＩＣチップ１３は、動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
上記冷却ユニット２０は、半導体パッケージ１１を強制的に冷却するためのものである。図２ないし図４に示すように、冷却ユニット２０は、受熱ブロック２１、ヒートシンク２２、ヒートパイプ２３および遠心送風装置２４を備えている。
受熱ブロック２１は、ＩＣチップ１３よりも一回り大きな形状を有している。この受熱ブロック２１は、ばね部材２５を介してプリント回路板１０に支持されている。
ばね部材２５は、押圧板２６と四本の脚部２７とを有している。押圧板２６は、ねじ２８を介して受熱ブロック２１の上面に固定されている。脚部２７は、押圧板２６の四つの角部から放射状に張り出している。脚部２７の先端は、プリント回路板１０の上の四つのボス部２９にねじ３０を介して固定されている。脚部２７は、押圧板２６に固定された受熱ブロック２１を半導体パッケージ１１に向けて弾性的に付勢している。これにより、受熱ブロック２１がＩＣチップ１３に押し付けられて、このＩＣチップ１３に熱的に接続されている。
上記ヒートシンク２２は、多数の放熱フィン３２を有している。このヒートシンク２２は、筐体４の左側の側壁４ｄに沿って配置されているとともに、この側壁４ｄに開けた排気口３３と向かい合っている。
上記ヒートパイプ２３は、一端部２３ａと他端部２３ｂを有している。ヒートパイプ２３の一端部２３ａは、受熱ブロック２１に熱的に接続されている。ヒートパイプ２３の他端部２３ｂは、ヒートシンク２２に熱的に接続されている。このため、ＩＣチップ１３の熱は、受熱ブロック２１に伝えられた後、ここからヒートパイプ２３を介してヒートシンク２２に移送される。
図３ないし図６に示すように、上記遠心送風装置２４は、偏平な箱状のケース３５と、このケース３５に収容された羽根車３６とを備えている。ケース３５は、ケース本体３７と蓋板３８とで構成されている。ケース本体３７は、底板３９と、この底板３９の外周縁から立ち上がる側板４０とを有している。底板３９および蓋板３８は、夫々円盤状をなすとともに、ケース３５の外壁を構成している。側板４０は、円弧状に湾曲されてケース３５の周壁を構成している。蓋板３８は、側板４０の上端部に固定されており、ケース本体３７の底板３９と向かい合っている。
ケース３５は、一対の丸い吸気口４２ａ，４２ｂと、一つの吐出口４３とを有している。一方の吸気口４２ａは、蓋板３８の中央部に開口している。他方の吸気口４２ｂは、底板３９の中央部に開口しており、この吸気口４２ｂの内側に円盤状のモータ支持部４４が形成されている。これら吸気口４２ａ，４２ｂは、ケース３５の厚み方向に互いに向かい合っている。吐出口４３は、ケース本体３７の側板４０に開口しており、ケース３５の径方向に延びる細長い開口形状を有している。
ケース３５は、その吐出口４３を筐体４の排気口３３に向けた姿勢で筐体４の底壁４ａに支持されている。このため、上記ヒートシンク２２は、ケース３５の吐出口４３と向かい合う位置に配置されて、この吐出口４３と排気口３３との間に介在されている。
羽根車３６は、円筒状のボス部４５と、このボス部４５の外周面から接線方向に突出する複数の羽根４６とを有している。羽根車３６は、ケース３５の底板３９と蓋板３８との間に介在されているとともに、そのボス部４５および羽根４６の付け根部分が吸気口４２ａ，４２ｂと向かい合っている。
羽根車３６は、モータ４７を介して底板３９のモータ支持部４４に支持されている。モータ４７は、図５や図７に矢印で示すように、羽根車３６を反時計回り方向に回転させる。この回転により、吸気口４２ａ，４２ｂに負圧が作用し、図６に矢印で示すように、ケース３５の外部の空気が吸気口４２ａ，４２ｂを通じて羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、遠心力によって羽根車３６の外周から吐き出される。
図４ないし図６に示すように、ケース３５は、羽根車３６を取り囲む渦巻き室４８を有している。渦巻き室４８は、羽根車３６の外周から吐き出される空気を集めて吐出口４３の方向に送るためのものであり、この空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を有している。渦巻き室４８の渦巻きの形状は、ケース本体３７の側板４０によって定められており、この側板４０は、羽根車３６を取り囲んでいる。
図７に示すように、渦巻き室４８は、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２とを有している。巻き始めの位置Ｐ１は、吐出口４３の長手方向に沿う一端４３ａに隣接している。巻き終わりの位置Ｐ２は、巻き始めの位置Ｐ１から羽根車３６の回転方向に所定の角度θずれた位置にあり、この巻き終わりの位置Ｐ２の延長線上に吐出口４３の長手方向に沿う他端４３ｂが位置している。
さらに、羽根車３６の外周と側板４０との間の距離ｄは、上記巻き始めの位置Ｐ１において最も小さく、この巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い逐次増大している。
図８は、羽根車３６が回転した時のケース３５内の圧力分布を示している。この図８から明らかなように、ケース３５内の空気圧力（Ｐａ）は、羽根車３６の回転中心部に近い羽根４６の付け根の部分および吐出口４３の付近が最も低く、羽根車３６の回転方向に沿って渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い徐々に高くなっている。
さらに、ケース３５内の空気圧力（Ｐａ）は、渦巻き室４８の最外周に位置する側板４０に近づくほど高くなっている。この空気圧力（Ｐａ）が最も高くなる高圧部４９は、渦巻き室４８のうち巻き始めの位置Ｐ１よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域、より詳しくは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域に存在する。
この高圧部４９が形成される領域をケース３５および羽根車３６との位置関係に基づいて特定すると、図７に示すようになる。この図７において、羽根車３６の回転中心をＡ点、吐出口４３の他端４３ｂの位置をＢ点、吐出口４３の一端４３ａの位置をＣ点、上記Ｂ点とＣ点を結ぶ直線をＸ、上記Ａ点を通り、かつ直線Ｘと直交する直線をＹ、上記Ａ点と巻き終わりの位置Ｐ２とを結ぶ直線をＺ、上記直線Ｙと側板４０との交差部をＤ点とした時、上記渦巻き室４８内の高圧部４９は、巻き終わりの位置Ｐ２、Ａ点およびＤ点で囲まれる領域ＰＡＤに位置する。この領域ＰＡＤは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域と合致する。
ところで、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁は、夫々渦巻き室４８の高圧部４９に対応する箇所に、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて円弧状に張り出す延出部５０を有している。これら吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、上記延出部５０を除いた領域は、上記Ａ点を中心とする円形であり、羽根車３６と同軸となっている。
したがって、上記延出部５０の存在により、吸気口４２ａ，４２ｂの曲率が上記高圧部４９に対応する箇所で変化しており、吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状が図５に示すような非真円形となっている。
さらに、図７に示すように、延出部５０は、羽根車３６の回転方向に沿う中間部において、この羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向かう張り出し量が最も大きくなっている。言い換えると、延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心（Ａ点）との間の距離Ｌが最も短くなっており、この延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心とを結ぶ直線の延長線上に上記高圧部４９が位置している。
図９は、非真円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４において、吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。また、図１０は、吸気孔４２ａ，４２ｂが羽根車３６と同軸の真円形をなすと仮定した場合において、この吸気孔４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。
図９の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、その延出部５０の中間部付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１にかけての範囲に正圧の流速分布が認められる。この範囲を除いた部分を流れる空気の圧力は負圧となっており、ここから空気が羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。
図１０の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、渦巻き室４８の巻き終わりの位置Ｐ２の付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１に至る広い範囲に亘って正圧の流速分布が認められる。
図９に示す非真円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４の場合、吸気口４２ａ，４２ｂを流れる空気の圧力が正圧を示す部分は存在するけれども、その空気の流量は０．１〜０．５（ｍ／ｓ）の範囲に止まっている。これに対し、図１０に示すように吸気口４２ａ，４２ｂを真円形とした遠心送風装置２４では、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量は、０．４〜１．０（ｍ／ｓ）となっており、上記図９に示す例よりも明らかに増加傾向にある。しかも、この正圧の流量分布は、図９に示す例よりも広い範囲に亘っている。
以上のことから、吸気口４２ａ，４２ｂを非真円形とすることで、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量および範囲が共に減少しており、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気の吹き出しが抑えられていることが分かる。
これは延出部５０の存在によって、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出しているためと考えられる。
したがって、上記第１の実施の形態によれば、単に吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状を変化させるだけの対策で、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気漏れを防止することができる。よって、羽根車３６の構造が複雑化したり、部品点数が増加することはなく、コストを抑えて安価な遠心送風装置２４を得ることができる。
それとともに、上記構成によれば、吸気口４２ａ，４２ｂから吸い込んだ空気を効率よく吐出口４３に導くことができる。この結果、吐出口４３と向かい合うヒートシンク２２の冷却効率が向上し、半導体パッケージ１１の冷却性能を高めることができる。
上記第１の実施の形態では、吸気口の開口縁の一部を羽根車の回転中心に向けて延出させることで吸気口の開口形状を非真円形としたが、本発明はこれに制約されない。
例えば吸気口が羽根車と同軸をなす真円形の場合に、吸気口を有するケースの蓋板および底板に漏れ防止シートを装着し、吸気口の開口縁のうち渦巻き室の高圧部に対応する箇所を上記シートで覆うようにしてもよい。
この構成によると、シートが吸気口の開口縁から羽根車の回転中心に向けて張り出す延出部として機能し、吸気口の開口形状が非真円形となる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、吸気口からの空気漏れを防止することができる。
さらに、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図１１は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
この第２の実施の形態は、主に吸気口５５の形状が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外の遠心送風装置２４の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。このため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
図１１は、遠心送風装置２４をケース３５の蓋板３８の方向から見た平面図である。蓋板３８に開口された吸気口５５および図示しない底板に開口された吸気口は、共に真円形の開口形状を有し、互いに同軸状に配置されている。この吸気口５５は、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に対し、渦巻き室４８の高圧部４９とは反対側に偏心している。
そのため、羽根車３６の回転中心（Ａ点）と吸気口５５の中心Ｈとは、距離Ｌだけずれており、このずれにより吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて張り出している。
このような構成によると、吸気口５５が羽根車３６に対し偏心しているので、見掛け上、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出すような形状となる。
この結果、単に吸気口５５を偏心させるだけの対策で、吸気口５５からの空気漏れを防止することができ、コストの低減に寄与する。
図１および図２は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、コンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とで構成されている。
コンピュータ本体２は、偏平な箱状の筐体４を備えている。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、前壁４ｃ、左右の側壁４ｄを有し、この筐体４の上壁４ｂにキーボード５が支持されている。
ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング６と、このディスプレイハウジング６に収容された液晶表示パネル７とを備えている。ディスプレイハウジング６は、筐体４の後端部に図示しないヒンジを介して回動可能に連結されている。液晶表示パネル７は、表示画面７ａを有している。表示画面７ａは、ディスプレイハウジング６の前面の開口部８からディスプレイハウジング６の外部に露出している。
図２に示すように、筐体４は、プリント回路板１０および冷却ユニット２０を収容している。プリント回路板１０は、筐体４の底壁４ａに沿って配置されている。このプリント回路板１０の上面に発熱体としての半導体パッケージ１１が実装されている。半導体パッケージ１１は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この半導体パッケージ１１は、ベース基板１２とＩＣチップ１３とを有している。ベース基板１２は、プリント回路板１０の上面に半田付けされている。ＩＣチップ１３は、ベース基板１２の上面中央部に実装されている。ＩＣチップ１３は、動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
上記冷却ユニット２０は、半導体パッケージ１１を強制的に冷却するためのものである。図２ないし図４に示すように、冷却ユニット２０は、受熱ブロック２１、ヒートシンク２２、ヒートパイプ２３および遠心送風装置２４を備えている。
受熱ブロック２１は、ＩＣチップ１３よりも一回り大きな形状を有している。この受熱ブロック２１は、ばね部材２５を介してプリント回路板１０に支持されている。
ばね部材２５は、押圧板２６と四本の脚部２７とを有している。押圧板２６は、ねじ２８を介して受熱ブロック２１の上面に固定されている。脚部２７は、押圧板２６の四つの角部から放射状に張り出している。脚部２７の先端は、プリント回路板１０の上の四つのボス部２９にねじ３０を介して固定されている。脚部２７は、押圧板２６に固定された受熱ブロック２１を半導体パッケージ１１に向けて弾性的に付勢している。これにより、受熱ブロック２１がＩＣチップ１３に押し付けられて、このＩＣチップ１３に熱的に接続されている。
上記ヒートシンク２２は、多数の放熱フィン３２を有している。このヒートシンク２２は、筐体４の左側の側壁４ｄに沿って配置されているとともに、この側壁４ｄに開けた排気口３３と向かい合っている。
上記ヒートパイプ２３は、一端部２３ａと他端部２３ｂを有している。ヒートパイプ２３の一端部２３ａは、受熱ブロック２１に熱的に接続されている。ヒートパイプ２３の他端部２３ｂは、ヒートシンク２２に熱的に接続されている。このため、ＩＣチップ１３の熱は、受熱ブロック２１に伝えられた後、ここからヒートパイプ２３を介してヒートシンク２２に移送される。
図３ないし図６に示すように、上記遠心送風装置２４は、偏平な箱状のケース３５と、このケース３５に収容された羽根車３６とを備えている。ケース３５は、ケース本体３７と蓋板３８とで構成されている。ケース本体３７は、底板３９と、この底板３９の外周縁から立ち上がる側板４０とを有している。底板３９および蓋板３８は、夫々円盤状をなすとともに、ケース３５の外壁を構成している。側板４０は、円弧状に湾曲されてケース３５の周壁を構成している。蓋板３８は、側板４０の上端部に固定されており、ケース本体３７の底板３９と向かい合っている。
ケース３５は、一対の丸い吸気口４２ａ，４２ｂと、一つの吐出口４３とを有している。一方の吸気口４２ａは、蓋板３８の中央部に開口している。他方の吸気口４２ｂは、底板３９の中央部に開口しており、この吸気口４２ｂの内側に円盤状のモータ支持部４４が形成されている。これら吸気口４２ａ，４２ｂは、ケース３５の厚み方向に互いに向かい合っている。吐出口４３は、ケース本体３７の側板４０に開口しており、ケース３５の径方向に延びる細長い開口形状を有している。
ケース３５は、その吐出口４３を筐体４の排気口３３に向けた姿勢で筐体４の底壁４ａに支持されている。このため、上記ヒートシンク２２は、ケース３５の吐出口４３と向かい合う位置に配置されて、この吐出口４３と排気口３３との間に介在されている。
羽根車３６は、円筒状のボス部４５と、このボス部４５の外周面から接線方向に突出する複数の羽根４６とを有している。羽根車３６は、ケース３５の底板３９と蓋板３８との間に介在されているとともに、そのボス部４５および羽根４６の付け根部分が吸気口４２ａ，４２ｂと向かい合っている。
羽根車３６は、モータ４７を介して底板３９のモータ支持部４４に支持されている。モータ４７は、図５や図７に矢印で示すように、羽根車３６を反時計回り方向に回転させる。この回転により、吸気口４２ａ，４２ｂに負圧が作用し、図６に矢印で示すように、ケース３５の外部の空気が吸気口４２ａ，４２ｂを通じて羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、遠心力によって羽根車３６の外周から吐き出される。
図４ないし図６に示すように、ケース３５は、羽根車３６を取り囲む渦巻き室４８を有している。渦巻き室４８は、羽根車３６の外周から吐き出される空気を集めて吐出口４３の方向に送るためのものであり、この空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を有している。渦巻き室４８の渦巻きの形状は、ケース本体３７の側板４０によって定められており、この側板４０は、羽根車３６を取り囲んでいる。
図７に示すように、渦巻き室４８は、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２とを有している。巻き始めの位置Ｐ１は、吐出口４３の長手方向に沿う一端４３ａに隣接している。巻き終わりの位置Ｐ２は、巻き始めの位置Ｐ１から羽根車３６の回転方向に所定の角度θずれた位置にあり、この巻き終わりの位置Ｐ２の延長線上に吐出口４３の長手方向に沿う他端４３ｂが位置している。
さらに、羽根車３６の外周と側板４０との間の距離ｄは、上記巻き始めの位置Ｐ１において最も小さく、この巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い逐次増大している。
図８は、羽根車３６が回転した時のケース３５内の圧力分布を示している。この図８から明らかなように、ケース３５内の空気圧力（Ｐａ）は、羽根車３６の回転中心部に近い羽根４６の付け根の部分および吐出口４３の付近が最も低く、羽根車３６の回転方向に沿って渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い徐々に高くなっている。
さらに、ケース３５内の空気圧力（Ｐａ）は、渦巻き室４８の最外周に位置する側板４０に近づくほど高くなっている。この空気圧力（Ｐａ）が最も高くなる高圧部４９は、渦巻き室４８のうち巻き始めの位置Ｐ１よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域、より詳しくは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域に存在する。
この高圧部４９が形成される領域をケース３５および羽根車３６との位置関係に基づいて特定すると、図７に示すようになる。この図７において、羽根車３６の回転中心をＡ点、吐出口４３の他端４３ｂの位置をＢ点、吐出口４３の一端４３ａの位置をＣ点、上記Ｂ点とＣ点を結ぶ直線をＸ、上記Ａ点を通り、かつ直線Ｘと直交する直線をＹ、上記Ａ点と巻き終わりの位置Ｐ２とを結ぶ直線をＺ、上記直線Ｙと側板４０との交差部をＤ点とした時、上記渦巻き室４８内の高圧部４９は、巻き終わりの位置Ｐ２、Ａ点およびＤ点で囲まれる領域ＰＡＤに位置する。この領域ＰＡＤは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域と合致する。
ところで、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁は、夫々渦巻き室４８の高圧部４９に対応する箇所に、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて円弧状に張り出す延出部５０を有している。これら吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、上記延出部５０を除いた領域は、上記Ａ点を中心とする円形であり、羽根車３６と同軸となっている。
したがって、上記延出部５０の存在により、吸気口４２ａ，４２ｂの曲率が上記高圧部４９に対応する箇所で変化しており、吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状が図５に示すような非真円形となっている。
さらに、図７に示すように、延出部５０は、羽根車３６の回転方向に沿う中間部において、この羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向かう張り出し量が最も大きくなっている。言い換えると、延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心（Ａ点）との間の距離Ｌが最も短くなっており、この延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心とを結ぶ直線の延長線上に上記高圧部４９が位置している。
図９は、非真円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４において、吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。また、図１０は、吸気孔４２ａ，４２ｂが羽根車３６と同軸の真円形をなすと仮定した場合において、この吸気孔４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。
図９の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、その延出部５０の中間部付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１にかけての範囲に正圧の流速分布が認められる。この範囲を除いた部分を流れる空気の圧力は負圧となっており、ここから空気が羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。
図１０の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、渦巻き室４８の巻き終わりの位置Ｐ２の付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１に至る広い範囲に亘って正圧の流速分布が認められる。
図９に示す非真円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４の場合、吸気口４２ａ，４２ｂを流れる空気の圧力が正圧を示す部分は存在するけれども、その空気の流量は０．１〜０．５（ｍ／ｓ）の範囲に止まっている。これに対し、図１０に示すように吸気口４２ａ，４２ｂを真円形とした遠心送風装置２４では、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量は、０．４〜１．０（ｍ／ｓ）となっており、上記図９に示す例よりも明らかに増加傾向にある。しかも、この正圧の流量分布は、図９に示す例よりも広い範囲に亘っている。
以上のことから、吸気口４２ａ，４２ｂを非真円形とすることで、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量および範囲が共に減少しており、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気の吹き出しが抑えられていることが分かる。
これは延出部５０の存在によって、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出しているためと考えられる。
したがって、上記第１の実施の形態によれば、単に吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状を変化させるだけの対策で、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気漏れを防止することができる。よって、羽根車３６の構造が複雑化したり、部品点数が増加することはなく、コストを抑えて安価な遠心送風装置２４を得ることができる。
それとともに、上記構成によれば、吸気口４２ａ，４２ｂから吸い込んだ空気を効率よく吐出口４３に導くことができる。この結果、吐出口４３と向かい合うヒートシンク２２の冷却効率が向上し、半導体パッケージ１１の冷却性能を高めることができる。
上記第１の実施の形態では、吸気口の開口縁の一部を羽根車の回転中心に向けて延出させることで吸気口の開口形状を非真円形としたが、本発明はこれに制約されない。
例えば吸気口が羽根車と同軸をなす真円形の場合に、吸気口を有するケースの蓋板および底板に漏れ防止シートを装着し、吸気口の開口縁のうち渦巻き室の高圧部に対応する箇所を上記シートで覆うようにしてもよい。
この構成によると、シートが吸気口の開口縁から羽根車の回転中心に向けて張り出す延出部として機能し、吸気口の開口形状が非真円形となる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、吸気口からの空気漏れを防止することができる。
さらに、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図１１は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
この第２の実施の形態は、主に吸気口５５の形状が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外の遠心送風装置２４の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。このため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
図１１は、遠心送風装置２４をケース３５の蓋板３８の方向から見た平面図である。蓋板３８に開口された吸気口５５および図示しない底板に開口された吸気口は、共に真円形の開口形状を有し、互いに同軸状に配置されている。この吸気口５５は、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に対し、渦巻き室４８の高圧部４９とは反対側に偏心している。
そのため、羽根車３６の回転中心（Ａ点）と吸気口５５の中心Ｈとは、距離Ｌだけずれており、このずれにより吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて張り出している。
このような構成によると、吸気口５５が羽根車３６に対し偏心しているので、見掛け上、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出すような形状となる。
この結果、単に吸気口５５を偏心させるだけの対策で、吸気口５５からの空気漏れを防止することができ、コストの低減に寄与する。
本発明によれば、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止することができ、コスト的な問題を解決しつつ吸気口から吸い込んだ空気を効率よく吐出口に導くことができる。
【書類名】明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転中心を有する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする送風装置。
【請求項２】 請求項１の記載において、上記ケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、上記羽根車の外周部から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記高圧部は、上記渦巻き室内に位置することを特徴とする送風装置。
【請求項３】 請求項２の記載において、上記渦巻き室は、巻き始めの位置と、上記巻き始めの位置から上記羽根車の回転方向にずれている巻き終わりの位置と、上記巻き始めの位置と上記巻き終わりの位置との間の中間部とを有し、上記ケース内の高圧部は、上記巻き終わりの位置と上記中間部との間に存在することを特徴とする送風装置。
【請求項４】 請求項１の記載において、上記ケースは、上記羽根車を間に挟んで向かい合う一対の外壁を有し、夫々の外壁に上記吸気口が形成されていることを特徴とする送風装置。
【請求項５】 回転中心を有する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、
巻き始めの位置と、上記巻き始めの位置から上記羽根車の回転方向にずれている巻き終わりの位置と、上記巻き始めの位置と上記巻き終わりの位置との間の中間部とを有する渦巻き室を規定する周壁と、
上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
空気の吐出口と、を有し
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記吸気口の周方向に沿って変化するとともに、上記吸気口の開口縁は、上記回転中心と開口縁との間の最小距離が上記渦巻き室の中間部と上記巻き取り位置との間の角度範囲に入るように非円形に形成されていることを特徴とする送風装置。
【請求項６】 発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備し、
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項７】 発熱体を有する筐体と、
上記発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備し、
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする電子機器。
【請求項８】 請求項７の記載において、上記ケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、上記羽根車の外周部から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記高圧部は、上記渦巻き室内に位置することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根車の回転中心部に吸い込まれた空気を羽根車の外周から吐き出すようにした送風装置、この送風装置を備えた冷却ユニットおよび送風装置を搭載したポータブルコンピュータのような電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ポータブルコンピュータのような電子機器に用いられるマイクロプロセッサは、処理速度の高速化や多機能化に伴い発熱量が増加している。この熱対策として、従来の電子機器は、マイクロプロセッサを強制的に冷却する冷却ユニットを装備している。
【０００３】
冷却ユニットは、マイクロプロセッサと共に電子機器の筐体に収められている。この冷却ユニットは、マイクロプロセッサに熱的に接続されたヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送風する遠心式の送風装置とを備えている。
【０００４】
送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとで構成されている。ケースは、羽根車の回転中心部と向かい合う吸気口と、羽根車を取り囲む渦巻き室と、渦巻き室の巻き終わり側の下流端に位置する吐出口とを備えている。
【０００５】
羽根車が回転すると、筐体の内部又は外部の空気が吸気口から羽根車の回転中心部に吸い込まれる。この空気は、遠心力により羽根車の外周から渦巻き室に吐き出される。渦巻き室は、羽根車から吐き出された空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換するためのものであり、羽根車から吐き出された空気を集めて吐出口に送る。この吐出口に送られた空気は、冷却風となってヒートシンクに吹き付けられる。
【０００６】
この結果、ヒートシンクに伝えられたマイクロプロセッサの熱が冷却風との熱交換により放出されるとともに、この冷却風の流れに乗じて筐体の外部に排出される。
【０００７】
ところで、従来の送風装置では、羽根車の外周から吐き出された空気を渦巻き室で集めて吐出口に送っている。このため、渦巻き室の空気圧力は、渦巻き室の巻き始めの位置から巻き終わりの位置に進むに従い徐々に高くなり、吐出口の直前で急激に低くなる。この結果、渦巻き室の巻き終わりの位置付近に空気圧力が最も高い高圧部が形成される。
【０００８】
従来の送風装置によると、円形の開口形状を有する吸気口が羽根車と同軸状に配置されており、この吸気口の開口縁が渦巻き室に連なっている。
【０００９】
この場合、吸気口の開口縁のうち上記高圧部に対応する箇所では、渦巻き室内の高い空気圧が吸気口に作用する空気の吸込力を上回ることがあり、渦巻き室内の空気の一部が吸気口からケースの外に吹き出すといった現象が生じてくる。
【００１０】
言い換えると、ケースの吸気口から空気漏れが生じ、吸気口から吸い込んだ空気を効率良く吐出口に導くことができなくなる。
【００１１】
特開平１０−３２６９８６号公報は、吸気口からの空気の吹き出しを防止するファン装置を開示している。このファン装置では、羽根車の外周にリングを設け、このリングの整流作用によって空気の吹き出しを防止している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術によると、羽根車と一体に回転する専用のリングを必要とするとともに、このリングを羽根車のブレードに固定するための構造を必要とする。
【００１３】
したがって、羽根車の構造の複雑化や部品点数の増大を避けられず、コスト高を招く原因となるといった不具合がある。
【００１４】
本発明の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止することができ、コストを低減できる送風装置を得ることにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する冷却ユニットを得ることにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する電子機器を得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る送風装置は、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースと、を具備している。
上記ケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る冷却ユニットは、
発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備している。
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、
発熱体を有する筐体と、
上記発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備している。
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００２０】
この構成によれば、高圧部の空気が吸気口から吹き出し難くなる。そのため、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図１ないし図１０に基づいて説明する。
【００２２】
図１および図２は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、コンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とで構成されている。
【００２３】
コンピュータ本体２は、偏平な箱状の筐体４を備えている。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、前壁４ｃ、左右の側壁４ｄを有し、この筐体４の上壁４ｂにキーボード５が支持されている。
【００２４】
ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング６と、このディスプレイハウジング６に収容された液晶表示パネル７とを備えている。ディスプレイハウジング６は、筐体４の後端部に図示しないヒンジを介して回動可能に連結されている。液晶表示パネル７は、表示画面７ａを有している。表示画面７ａは、ディスプレイハウジング６の前面の開口部８からディスプレイハウジング６の外部に露出している。
【００２５】
図２に示すように、筐体４は、プリント回路板１０および冷却ユニット２０を収容している。プリント回路板１０は、筐体４の底壁４ａに沿って配置されている。このプリント回路板１０の上面に発熱体としての半導体パッケージ１１が実装されている。半導体パッケージ１１は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この半導体パッケージ１１は、ベース基板１２とＩＣチップ１３とを有している。ベース基板１２は、プリント回路板１０の上面に半田付けされている。ＩＣチップ１３は、ベース基板１２の上面中央部に実装されている。ＩＣチップ１３は、動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
【００２６】
上記冷却ユニット２０は、半導体パッケージ１１を強制的に冷却するためのものである。図２ないし図４に示すように、冷却ユニット２０は、受熱ブロック２１、ヒートシンク２２、ヒートパイプ２３および遠心送風装置２４を備えている。
【００２７】
受熱ブロック２１は、ＩＣチップ１３よりも一回り大きな形状を有している。この受熱ブロック２１は、ばね部材２５を介してプリント回路板１０に支持されている。
【００２８】
ばね部材２５は、押圧板２６と四本の脚部２７とを有している。押圧板２６は、ねじ２８を介して受熱ブロック２１の上面に固定されている。脚部２７は、押圧板２６の四つの角部から放射状に張り出している。脚部２７の先端は、プリント回路板１０の上の四つのボス部２９にねじ３０を介して固定されている。脚部２７は、押圧板２６に固定された受熱ブロック２１を半導体パッケージ１１に向けて弾性的に付勢している。これにより、受熱ブロック２１がＩＣチップ１３に押し付けられて、このＩＣチップ１３に熱的に接続されている。
【００２９】
上記ヒートシンク２２は、多数の放熱フィン３２を有している。このヒートシンク２２は、筐体４の左側の側壁４ｄに沿って配置されているとともに、この側壁４ｄに開けた排気口３３と向かい合っている。
【００３０】
上記ヒートパイプ２３は、一端部２３ａと他端部２３ｂを有している。ヒートパイプ２３の一端部２３ａは、受熱ブロック２１に熱的に接続されている。ヒートパイプ２３の他端部２３ｂは、ヒートシンク２２に熱的に接続されている。このため、ＩＣチップ１３の熱は、受熱ブロック２１に伝えられた後、ここからヒートパイプ２３を介してヒートシンク２２に移送される。
【００３１】
図３ないし図６に示すように、上記遠心送風装置２４は、偏平な箱状のケース３５と、このケース３５に収容された羽根車３６とを備えている。ケース３５は、ケース本体３７と蓋板３８とで構成されている。ケース本体３７は、底板３９と、この底板３９の外周縁から立ち上がる側板４０とを有している。底板３９および蓋板３８は、夫々円盤状をなすとともに、ケース３５の外壁を構成している。側板４０は、円弧状に湾曲されてケース３５の周壁を構成している。蓋板３８は、側板４０の上端部に固定されており、ケース本体３７の底板３９と向かい合っている。
【００３２】
ケース３５は、一対の丸い吸気口４２ａ，４２ｂと、一つの吐出口４３とを有している。一方の吸気口４２ａは、蓋板３８の中央部に開口している。他方の吸気口４２ｂは、底板３９の中央部に開口しており、この吸気口４２ｂの内側に円盤状のモータ支持部４４が形成されている。これら吸気口４２ａ，４２ｂは、ケース３５の厚み方向に互いに向かい合っている。吐出口４３は、ケース本体３７の側板４０に開口しており、ケース３５の径方向に延びる細長い開口形状を有している。
【００３３】
ケース３５は、その吐出口４３を筐体４の排気口３３に向けた姿勢で筐体４の底壁４ａに支持されている。このため、上記ヒートシンク２２は、ケース３５の吐出口４３と向かい合う位置に配置されて、この吐出口４３と排気口３３との間に介在されている。
【００３４】
羽根車３６は、円筒状のボス部４５と、このボス部４５の外周面から接線方向に突出する複数の羽根４６とを有している。羽根車３６は、ケース３５の底板３９と蓋板３８との間に介在されているとともに、そのボス部４５および羽根４６の付け根部分が吸気口４２ａ，４２ｂと向かい合っている。
【００３５】
羽根車３６は、モータ４７を介して底板３９のモータ支持部４４に支持されている。モータ４７は、図５や図７に矢印で示すように、羽根車３６を反時計回り方向に回転させる。この回転により、吸気口４２ａ，４２ｂに負圧が作用し、図６に矢印で示すように、ケース３５の外部の空気が吸気口４２ａ，４２ｂを通じて羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、遠心力によって羽根車３６の外周から吐き出される。
【００３６】
図４ないし図６に示すように、ケース３５は、羽根車３６を取り囲む渦巻き室４８を有している。渦巻き室４８は、羽根車３６の外周から吐き出される空気を集めて吐出口４３の方向に送るためのものであり、この空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を有している。渦巻き室４８の渦巻きの形状は、ケース本体３７の側板４０によって定められており、この側板４０は、羽根車３６を取り囲んでいる。
【００３７】
図７に示すように、渦巻き室４８は、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２とを有している。巻き始めの位置Ｐ１は、吐出口４３の長手方向に沿う一端４３ａに隣接している。巻き終わりの位置Ｐ２は、巻き始めの位置Ｐ１から羽根車３６の回転方向に所定の角度θずれた位置にあり、この巻き終わりの位置Ｐ２の延長線上に吐出口４３の長手方向に沿う他端４３ｂが位置している。
【００３８】
さらに、羽根車３６の外周と側板４０との間の距離ｄは、上記巻き始めの位置Ｐ１において最も小さく、この巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い逐次増大している。
【００３９】
図８は、羽根車３６が回転した時のケース３５内の圧力分布を示している。この図８から明らかなように、ケース３５内の空気圧力(Pa)は、羽根車３６の回転中心部に近い羽根４６の付け根の部分および吐出口４３の付近が最も低く、羽根車３６の回転方向に沿って渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い徐々に高くなっている。
【００４０】
さらに、ケース３５内の空気圧力(Pa)は、渦巻き室４８の最外周に位置する側板４０に近づくほど高くなっている。この空気圧力(Pa)が最も高くなる高圧部４９は、渦巻き室４８のうち巻き始めの位置Ｐ１よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域、より詳しくは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域に存在する。
【００４１】
この高圧部４９が形成される領域をケース３５および羽根車３６との位置関係に基づいて特定すると、図７に示すようになる。この図７において、羽根車３６の回転中心をＡ点、吐出口４３の他端４３ｂの位置をＢ点、吐出口４３の一端４３ａの位置をＣ点、上記Ｂ点とＣ点を結ぶ直線をＸ、上記Ａ点を通り、かつ直線Ｘと直交する直線をＹ、上記Ａ点と巻き終わりの位置Ｐ２とを結ぶ直線をＺ、上記直線Ｙと側板４０との交差部をＤ点とした時、上記渦巻き室４８内の高圧部４９は、巻き終わりの位置Ｐ２、Ａ点およびＤ点で囲まれる領域ＰＡＤに位置する。この領域ＰＡＤは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域と合致する。
【００４２】
ところで、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁は、夫々渦巻き室４８の高圧部４９に対応する箇所に、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて円弧状に張り出す延出部５０を有している。これら吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、上記延出部５０を除いた領域は、上記Ａ点を中心とする円形であり、羽根車３５と同軸となっている。
【００４３】
したがって、上記延出部５０の存在により、吸気口４２ａ，４２ｂの曲率が上記高圧部４９に対応する箇所で変化しており、吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状が図５に示すような非円形となっている。
【００４４】
さらに、図７に示すように、延出部５０は、羽根車３６の回転方向に沿う中間部において、この羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向かう張り出し量が最も大きくなっている。言い換えると、延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心（Ａ点）との間の距離Ｌが最も短くなっており、この延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心とを結ぶ直線の延長線上に上記高圧部４９が位置している。
【００４５】
図９は、非円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４において、吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。また、図１０は、吸気口４２ａ，４２ｂが羽根車３６と同軸の円形をなすと仮定した場合において、この吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。
【００４６】
図９の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、その延出部５０の中間部付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１にかけての範囲に正圧の流速分布が認められる。この範囲を除いた部分を流れる空気の圧力は負圧となっており、ここから空気が羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。
【００４７】
図１０の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、渦巻き室４８の巻き終わりの位置Ｐ２の付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１に至る広い範囲に亘って正圧の流速分布が認められる。
【００４８】
図９に示す非円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４の場合、吸気口４２ａ，４２ｂを流れる空気の圧力が正圧を示す部分は存在するけれども、その空気の流量は０．１〜０．５(m/s)の範囲に止まっている。これに対し、図１０に示すように吸気口４２ａ，４２ｂを円形とした遠心送風装置２４では、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量は、０．４〜１．０(m/s)となっており、上記図９に示す例よりも明らかに増加傾向にある。しかも、この正圧の流量分布は、図９に示す例よりも広い範囲に亘っている。
【００４９】
以上のことから、吸気口４２ａ，４２ｂを非円形とすることで、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量および範囲が共に減少しており、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気の吹き出しが抑えられていることが分かる。
【００５０】
これは延出部５０の存在によって、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出しているためと考えられる。
【００５１】
したがって、上記第１の実施の形態によれば、単に吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状を変化させるだけの対策で、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気漏れを防止することができる。よって、羽根車３６の構造が複雑化したり、部品点数が増加することはなく、コストを抑えて安価な遠心送風装置２４を得ることができる。
【００５２】
それとともに、上記構成によれば、吸気口４２ａ，４２ｂから吸い込んだ空気を効率よく吐出口４３に導くことができる。この結果、吐出口４３と向かい合うヒートシンク２２の冷却効率が向上し、半導体パッケージ１１の冷却性能を高めることができる。
【００５３】
上記第１の実施の形態では、吸気口の開口縁の一部を羽根車の回転中心に向けて延出させることで吸気口の開口形状を非円形としたが、本発明はこれに制約されない。
【００５４】
例えば吸気口が羽根車と同軸をなす円形の場合に、吸気口を有するケースの蓋板および底板に漏れ防止シートを装着し、吸気口の開口縁のうち渦巻き室の高圧部に対応する箇所を上記シートで覆うようにしても良い。
【００５５】
この構成によると、シートが吸気口の開口縁から羽根車の回転中心に向けて張り出す延出部として機能し、吸気口の開口形状が非円形となる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、吸気口からの空気漏れを防止することができる。
【００５６】
さらに、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図１１は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
【００５７】
この第２の実施の形態は、主に吸気口５５の形状が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外の遠心送風装置２４の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。このため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、遠心送風装置２４をケース３５の蓋板３８の方向から見た平面図である。蓋板３８に開口された吸気口５５および図示しない底板に開口された吸気口は、共に円形の開口形状を有するとともに、互いに同軸状に配置されている。この吸気口５５は、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に対し、渦巻き室４８の高圧部４９とは反対側に偏心している。
【００５９】
そのため、羽根車３６の回転中心（Ａ点）と吸気口５５の中心Ｈとは、距離Ｌだけずれている。このずれにより、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて張り出している。
【００６０】
このような構成によると、吸気口５５が羽根車３６に対し偏心しているので、見掛け上、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出すような形状となる。
【００６１】
この結果、単に吸気口５５を偏心させるだけの対策で、吸気口５５からの空気漏れを防止することができ、コストの低減に寄与する。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。よって、コスト的な問題を解決しつつ吸気口から吸い込んだ空気を効率よく吐出口に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態において、筐体の内部にマイクロプロセッサを冷却する冷却ユニットを組み込んだ状態を示すポータブルコンピュータの斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態において、冷却ユニットとマイクロプロセッサとの位置関係を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る冷却ユニットを分解して示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の開口形状を示す送風装置の平面図。
【図６】図５のF6−F6線に沿う断面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の形状と空気圧力が最も高くなる高圧部との位置関係を示す送風装置の断面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態において、ケース内の圧力分布を示す送風装置の断面図。
【図９】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の開口形状を円形とした場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態において、円形の開口形状を有する吸気口を羽根車と同軸状に配置した場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る送風装置の平面図。
【符号の説明】
４…筐体、１１…発熱体（半導体パッケージ）、２２…ヒートシンク、２４…送風装置（遠心送風装置）、３５…ケース、３６…羽根車、４０…周壁（側板）、４２ａ，４２ｂ…吸気口、４３…吐出口、４８…渦巻き室、４９…高圧部、Ａ…回転中心、Ｐ１…巻き始めの位置、Ｐ２…巻き終わりの位置、Ｐ３…中間部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転中心を有する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする送風装置。
【請求項２】 請求項１の記載において、上記ケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、上記羽根車の外周部から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記高圧部は、上記渦巻き室内に位置することを特徴とする送風装置。
【請求項３】 請求項２の記載において、上記渦巻き室は、巻き始めの位置と、上記巻き始めの位置から上記羽根車の回転方向にずれている巻き終わりの位置と、上記巻き始めの位置と上記巻き終わりの位置との間の中間部とを有し、上記ケース内の高圧部は、上記巻き終わりの位置と上記中間部との間に存在することを特徴とする送風装置。
【請求項４】 請求項１の記載において、上記ケースは、上記羽根車を間に挟んで向かい合う一対の外壁を有し、夫々の外壁に上記吸気口が形成されていることを特徴とする送風装置。
【請求項５】 回転中心を有する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、
巻き始めの位置と、上記巻き始めの位置から上記羽根車の回転方向にずれている巻き終わりの位置と、上記巻き始めの位置と上記巻き終わりの位置との間の中間部とを有する渦巻き室を規定する周壁と、
上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
空気の吐出口と、を有し
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記吸気口の周方向に沿って変化するとともに、上記吸気口の開口縁は、上記回転中心と開口縁との間の最小距離が上記渦巻き室の中間部と上記巻き取り位置との間の角度範囲に入るように非円形に形成されていることを特徴とする送風装置。
【請求項６】 発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備し、
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする冷却ユニット。
【請求項７】 発熱体を有する筐体と、
上記発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備し、
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴とする電子機器。
【請求項８】 請求項７の記載において、上記ケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、上記羽根車の外周部から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記高圧部は、上記渦巻き室内に位置することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根車の回転中心部に吸い込まれた空気を羽根車の外周から吐き出すようにした送風装置、この送風装置を備えた冷却ユニットおよび送風装置を搭載したポータブルコンピュータのような電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ポータブルコンピュータのような電子機器に用いられるマイクロプロセッサは、処理速度の高速化や多機能化に伴い発熱量が増加している。この熱対策として、従来の電子機器は、マイクロプロセッサを強制的に冷却する冷却ユニットを装備している。
【０００３】
冷却ユニットは、マイクロプロセッサと共に電子機器の筐体に収められている。この冷却ユニットは、マイクロプロセッサに熱的に接続されたヒートシンクと、このヒートシンクに冷却風を送風する遠心式の送風装置とを備えている。
【０００４】
送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとで構成されている。ケースは、羽根車の回転中心部と向かい合う吸気口と、羽根車を取り囲む渦巻き室と、渦巻き室の巻き終わり側の下流端に位置する吐出口とを備えている。
【０００５】
羽根車が回転すると、筐体の内部又は外部の空気が吸気口から羽根車の回転中心部に吸い込まれる。この空気は、遠心力により羽根車の外周から渦巻き室に吐き出される。渦巻き室は、羽根車から吐き出された空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換するためのものであり、羽根車から吐き出された空気を集めて吐出口に送る。この吐出口に送られた空気は、冷却風となってヒートシンクに吹き付けられる。
【０００６】
この結果、ヒートシンクに伝えられたマイクロプロセッサの熱が冷却風との熱交換により放出されるとともに、この冷却風の流れに乗じて筐体の外部に排出される。
【０００７】
ところで、従来の送風装置では、羽根車の外周から吐き出された空気を渦巻き室で集めて吐出口に送っている。このため、渦巻き室の空気圧力は、渦巻き室の巻き始めの位置から巻き終わりの位置に進むに従い徐々に高くなり、吐出口の直前で急激に低くなる。この結果、渦巻き室の巻き終わりの位置付近に空気圧力が最も高い高圧部が形成される。
【０００８】
従来の送風装置によると、円形の開口形状を有する吸気口が羽根車と同軸状に配置されており、この吸気口の開口縁が渦巻き室に連なっている。
【０００９】
この場合、吸気口の開口縁のうち上記高圧部に対応する箇所では、渦巻き室内の高い空気圧が吸気口に作用する空気の吸込力を上回ることがあり、渦巻き室内の空気の一部が吸気口からケースの外に吹き出すといった現象が生じてくる。
【００１０】
言い換えると、ケースの吸気口から空気漏れが生じ、吸気口から吸い込んだ空気を効率良く吐出口に導くことができなくなる。
【００１１】
特開平１０−３２６９８６号公報は、吸気口からの空気の吹き出しを防止するファン装置を開示している。このファン装置では、羽根車の外周にリングを設け、このリングの整流作用によって空気の吹き出しを防止している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術によると、羽根車と一体に回転する専用のリングを必要とするとともに、このリングを羽根車のブレードに固定するための構造を必要とする。
【００１３】
したがって、羽根車の構造の複雑化や部品点数の増大を避けられず、コスト高を招く原因となるといった不具合がある。
【００１４】
本発明の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止することができ、コストを低減できる送風装置を得ることにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する冷却ユニットを得ることにある。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、簡単な構造で吸気口からの空気漏れを防止し得る送風装置を有する電子機器を得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る送風装置は、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースと、を具備している。
上記ケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る冷却ユニットは、
発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備している。
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の一つの形態に係る電子機器は、
発熱体を有する筐体と、
上記発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
回転中心を有する羽根車と、上記羽根車を収容するケースとを含む送風装置と、を具備している。
上記送風装置のケースは、
(1)上記羽根車の回転中心に露出する空気の吸気口と、
(2)空気の吐出口と、
(3)上記羽根車の回転により上記羽根車の外周部に沿うように上記ケース内に形成され、空気圧力が最も高くなる高圧部と、を有し、
上記羽根車の回転中心と上記吸気口の開口縁との間の距離は、上記羽根車の回転中心から上記高圧部の中心に向う部分がその他の部分よりも短く定められ、上記吸気口の開口縁が非円形であることを特徴としている。
【００２０】
この構成によれば、高圧部の空気が吸気口から吹き出し難くなる。そのため、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第１の実施の形態を、ポータブルコンピュータに適用した図１ないし図１０に基づいて説明する。
【００２２】
図１および図２は、電子機器としてのポータブルコンピュータ１を開示している。ポータブルコンピュータ１は、コンピュータ本体２と、このコンピュータ本体２に支持されたディスプレイユニット３とで構成されている。
【００２３】
コンピュータ本体２は、偏平な箱状の筐体４を備えている。筐体４は、底壁４ａ、上壁４ｂ、前壁４ｃ、左右の側壁４ｄを有し、この筐体４の上壁４ｂにキーボード５が支持されている。
【００２４】
ディスプレイユニット３は、ディスプレイハウジング６と、このディスプレイハウジング６に収容された液晶表示パネル７とを備えている。ディスプレイハウジング６は、筐体４の後端部に図示しないヒンジを介して回動可能に連結されている。液晶表示パネル７は、表示画面７ａを有している。表示画面７ａは、ディスプレイハウジング６の前面の開口部８からディスプレイハウジング６の外部に露出している。
【００２５】
図２に示すように、筐体４は、プリント回路板１０および冷却ユニット２０を収容している。プリント回路板１０は、筐体４の底壁４ａに沿って配置されている。このプリント回路板１０の上面に発熱体としての半導体パッケージ１１が実装されている。半導体パッケージ１１は、ポータブルコンピュータ１の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この半導体パッケージ１１は、ベース基板１２とＩＣチップ１３とを有している。ベース基板１２は、プリント回路板１０の上面に半田付けされている。ＩＣチップ１３は、ベース基板１２の上面中央部に実装されている。ＩＣチップ１３は、動作中の発熱量が非常に大きく、安定した動作を維持するために冷却を必要としている。
【００２６】
上記冷却ユニット２０は、半導体パッケージ１１を強制的に冷却するためのものである。図２ないし図４に示すように、冷却ユニット２０は、受熱ブロック２１、ヒートシンク２２、ヒートパイプ２３および遠心送風装置２４を備えている。
【００２７】
受熱ブロック２１は、ＩＣチップ１３よりも一回り大きな形状を有している。この受熱ブロック２１は、ばね部材２５を介してプリント回路板１０に支持されている。
【００２８】
ばね部材２５は、押圧板２６と四本の脚部２７とを有している。押圧板２６は、ねじ２８を介して受熱ブロック２１の上面に固定されている。脚部２７は、押圧板２６の四つの角部から放射状に張り出している。脚部２７の先端は、プリント回路板１０の上の四つのボス部２９にねじ３０を介して固定されている。脚部２７は、押圧板２６に固定された受熱ブロック２１を半導体パッケージ１１に向けて弾性的に付勢している。これにより、受熱ブロック２１がＩＣチップ１３に押し付けられて、このＩＣチップ１３に熱的に接続されている。
【００２９】
上記ヒートシンク２２は、多数の放熱フィン３２を有している。このヒートシンク２２は、筐体４の左側の側壁４ｄに沿って配置されているとともに、この側壁４ｄに開けた排気口３３と向かい合っている。
【００３０】
上記ヒートパイプ２３は、一端部２３ａと他端部２３ｂを有している。ヒートパイプ２３の一端部２３ａは、受熱ブロック２１に熱的に接続されている。ヒートパイプ２３の他端部２３ｂは、ヒートシンク２２に熱的に接続されている。このため、ＩＣチップ１３の熱は、受熱ブロック２１に伝えられた後、ここからヒートパイプ２３を介してヒートシンク２２に移送される。
【００３１】
図３ないし図６に示すように、上記遠心送風装置２４は、偏平な箱状のケース３５と、このケース３５に収容された羽根車３６とを備えている。ケース３５は、ケース本体３７と蓋板３８とで構成されている。ケース本体３７は、底板３９と、この底板３９の外周縁から立ち上がる側板４０とを有している。底板３９および蓋板３８は、夫々円盤状をなすとともに、ケース３５の外壁を構成している。側板４０は、円弧状に湾曲されてケース３５の周壁を構成している。蓋板３８は、側板４０の上端部に固定されており、ケース本体３７の底板３９と向かい合っている。
【００３２】
ケース３５は、一対の丸い吸気口４２ａ，４２ｂと、一つの吐出口４３とを有している。一方の吸気口４２ａは、蓋板３８の中央部に開口している。他方の吸気口４２ｂは、底板３９の中央部に開口しており、この吸気口４２ｂの内側に円盤状のモータ支持部４４が形成されている。これら吸気口４２ａ，４２ｂは、ケース３５の厚み方向に互いに向かい合っている。吐出口４３は、ケース本体３７の側板４０に開口しており、ケース３５の径方向に延びる細長い開口形状を有している。
【００３３】
ケース３５は、その吐出口４３を筐体４の排気口３３に向けた姿勢で筐体４の底壁４ａに支持されている。このため、上記ヒートシンク２２は、ケース３５の吐出口４３と向かい合う位置に配置されて、この吐出口４３と排気口３３との間に介在されている。
【００３４】
羽根車３６は、円筒状のボス部４５と、このボス部４５の外周面から接線方向に突出する複数の羽根４６とを有している。羽根車３６は、ケース３５の底板３９と蓋板３８との間に介在されているとともに、そのボス部４５および羽根４６の付け根部分が吸気口４２ａ，４２ｂと向かい合っている。
【００３５】
羽根車３６は、モータ４７を介して底板３９のモータ支持部４４に支持されている。モータ４７は、図５や図７に矢印で示すように、羽根車３６を反時計回り方向に回転させる。この回転により、吸気口４２ａ，４２ｂに負圧が作用し、図６に矢印で示すように、ケース３５の外部の空気が吸気口４２ａ，４２ｂを通じて羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、遠心力によって羽根車３６の外周から吐き出される。
【００３６】
図４ないし図６に示すように、ケース３５は、羽根車３６を取り囲む渦巻き室４８を有している。渦巻き室４８は、羽根車３６の外周から吐き出される空気を集めて吐出口４３の方向に送るためのものであり、この空気の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を有している。渦巻き室４８の渦巻きの形状は、ケース本体３７の側板４０によって定められており、この側板４０は、羽根車３６を取り囲んでいる。
【００３７】
図７に示すように、渦巻き室４８は、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２とを有している。巻き始めの位置Ｐ１は、吐出口４３の長手方向に沿う一端４３ａに隣接している。巻き終わりの位置Ｐ２は、巻き始めの位置Ｐ１から羽根車３６の回転方向に所定の角度θずれた位置にあり、この巻き終わりの位置Ｐ２の延長線上に吐出口４３の長手方向に沿う他端４３ｂが位置している。
【００３８】
さらに、羽根車３６の外周と側板４０との間の距離ｄは、上記巻き始めの位置Ｐ１において最も小さく、この巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い逐次増大している。
【００３９】
図８は、羽根車３６が回転した時のケース３５内の圧力分布を示している。この図８から明らかなように、ケース３５内の空気圧力(Pa)は、羽根車３６の回転中心部に近い羽根４６の付け根の部分および吐出口４３の付近が最も低く、羽根車３６の回転方向に沿って渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１から巻き終わりの位置Ｐ２に進むに従い徐々に高くなっている。
【００４０】
さらに、ケース３５内の空気圧力(Pa)は、渦巻き室４８の最外周に位置する側板４０に近づくほど高くなっている。この空気圧力(Pa)が最も高くなる高圧部４９は、渦巻き室４８のうち巻き始めの位置Ｐ１よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域、より詳しくは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域に存在する。
【００４１】
この高圧部４９が形成される領域をケース３５および羽根車３６との位置関係に基づいて特定すると、図７に示すようになる。この図７において、羽根車３６の回転中心をＡ点、吐出口４３の他端４３ｂの位置をＢ点、吐出口４３の一端４３ａの位置をＣ点、上記Ｂ点とＣ点を結ぶ直線をＸ、上記Ａ点を通り、かつ直線Ｘと直交する直線をＹ、上記Ａ点と巻き終わりの位置Ｐ２とを結ぶ直線をＺ、上記直線Ｙと側板４０との交差部をＤ点とした時、上記渦巻き室４８内の高圧部４９は、巻き終わりの位置Ｐ２、Ａ点およびＤ点で囲まれる領域ＰＡＤに位置する。この領域ＰＡＤは、巻き始めの位置Ｐ１と巻き終わりの位置Ｐ２との間の中間部Ｐ３よりも巻き終わりの位置Ｐ２の方向にずれた領域と合致する。
【００４２】
ところで、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁は、夫々渦巻き室４８の高圧部４９に対応する箇所に、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて円弧状に張り出す延出部５０を有している。これら吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、上記延出部５０を除いた領域は、上記Ａ点を中心とする円形であり、羽根車３５と同軸となっている。
【００４３】
したがって、上記延出部５０の存在により、吸気口４２ａ，４２ｂの曲率が上記高圧部４９に対応する箇所で変化しており、吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状が図５に示すような非円形となっている。
【００４４】
さらに、図７に示すように、延出部５０は、羽根車３６の回転方向に沿う中間部において、この羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向かう張り出し量が最も大きくなっている。言い換えると、延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心（Ａ点）との間の距離Ｌが最も短くなっており、この延出部５０の中間部と羽根車３６の回転中心とを結ぶ直線の延長線上に上記高圧部４９が位置している。
【００４５】
図９は、非円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４において、吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。また、図１０は、吸気口４２ａ，４２ｂが羽根車３６と同軸の円形をなすと仮定した場合において、この吸気口４２ａ，４２ｂを通る空気の流速分布を示している。
【００４６】
図９の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、その延出部５０の中間部付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１にかけての範囲に正圧の流速分布が認められる。この範囲を除いた部分を流れる空気の圧力は負圧となっており、ここから空気が羽根車３６の回転中心部に吸い込まれる。
【００４７】
図１０の例では、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち、渦巻き室４８の巻き終わりの位置Ｐ２の付近から渦巻き室４８の巻き始めの位置Ｐ１に至る広い範囲に亘って正圧の流速分布が認められる。
【００４８】
図９に示す非円形の吸気口４２ａ，４２ｂを有する遠心送風装置２４の場合、吸気口４２ａ，４２ｂを流れる空気の圧力が正圧を示す部分は存在するけれども、その空気の流量は０．１〜０．５(m/s)の範囲に止まっている。これに対し、図１０に示すように吸気口４２ａ，４２ｂを円形とした遠心送風装置２４では、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量は、０．４〜１．０(m/s)となっており、上記図９に示す例よりも明らかに増加傾向にある。しかも、この正圧の流量分布は、図９に示す例よりも広い範囲に亘っている。
【００４９】
以上のことから、吸気口４２ａ，４２ｂを非円形とすることで、吸気口４２ａ，４２ｂ内で正圧を示す部分の空気の流量および範囲が共に減少しており、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気の吹き出しが抑えられていることが分かる。
【００５０】
これは延出部５０の存在によって、吸気口４２ａ，４２ｂの開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出しているためと考えられる。
【００５１】
したがって、上記第１の実施の形態によれば、単に吸気口４２ａ，４２ｂの開口形状を変化させるだけの対策で、吸気口４２ａ，４２ｂからの空気漏れを防止することができる。よって、羽根車３６の構造が複雑化したり、部品点数が増加することはなく、コストを抑えて安価な遠心送風装置２４を得ることができる。
【００５２】
それとともに、上記構成によれば、吸気口４２ａ，４２ｂから吸い込んだ空気を効率よく吐出口４３に導くことができる。この結果、吐出口４３と向かい合うヒートシンク２２の冷却効率が向上し、半導体パッケージ１１の冷却性能を高めることができる。
【００５３】
上記第１の実施の形態では、吸気口の開口縁の一部を羽根車の回転中心に向けて延出させることで吸気口の開口形状を非円形としたが、本発明はこれに制約されない。
【００５４】
例えば吸気口が羽根車と同軸をなす円形の場合に、吸気口を有するケースの蓋板および底板に漏れ防止シートを装着し、吸気口の開口縁のうち渦巻き室の高圧部に対応する箇所を上記シートで覆うようにしても良い。
【００５５】
この構成によると、シートが吸気口の開口縁から羽根車の回転中心に向けて張り出す延出部として機能し、吸気口の開口形状が非円形となる。よって、上記第１の実施の形態と同様に、吸気口からの空気漏れを防止することができる。
【００５６】
さらに、本発明は上記第１の実施の形態に特定されるものではない。図１１は、本発明の第２の実施の形態を開示している。
【００５７】
この第２の実施の形態は、主に吸気口５５の形状が上記第１の実施の形態と相違しており、それ以外の遠心送風装置２４の基本的な構成は、第１の実施の形態と同様である。このため、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、遠心送風装置２４をケース３５の蓋板３８の方向から見た平面図である。蓋板３８に開口された吸気口５５および図示しない底板に開口された吸気口は、共に円形の開口形状を有するとともに、互いに同軸状に配置されている。この吸気口５５は、羽根車３６の回転中心（Ａ点）に対し、渦巻き室４８の高圧部４９とは反対側に偏心している。
【００５９】
そのため、羽根車３６の回転中心（Ａ点）と吸気口５５の中心Ｈとは、距離Ｌだけずれている。このずれにより、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が羽根車３６の回転中心（Ａ点）に向けて張り出している。
【００６０】
このような構成によると、吸気口５５が羽根車３６に対し偏心しているので、見掛け上、吸気口５５の開口縁のうち高圧部４９に対応する箇所が高圧部４９から離れる方向に張り出すような形状となる。
【００６１】
この結果、単に吸気口５５を偏心させるだけの対策で、吸気口５５からの空気漏れを防止することができ、コストの低減に寄与する。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、単に吸気口の開口形状を変えるだけの対策で吸気口からの空気漏れを防止することができる。よって、コスト的な問題を解決しつつ吸気口から吸い込んだ空気を効率よく吐出口に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第１の実施の形態に係るポータブルコンピュータの斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態において、筐体の内部にマイクロプロセッサを冷却する冷却ユニットを組み込んだ状態を示すポータブルコンピュータの斜視図。
【図３】本発明の第１の実施の形態において、冷却ユニットとマイクロプロセッサとの位置関係を示す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る冷却ユニットを分解して示す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の開口形状を示す送風装置の平面図。
【図６】図５のF6−F6線に沿う断面図。
【図７】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の形状と空気圧力が最も高くなる高圧部との位置関係を示す送風装置の断面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態において、ケース内の圧力分布を示す送風装置の断面図。
【図９】本発明の第１の実施の形態において、吸気口の開口形状を円形とした場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態において、円形の開口形状を有する吸気口を羽根車と同軸状に配置した場合の吸気口内の空気の流速分布を示す送風装置の平面図。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る送風装置の平面図。
【符号の説明】
４…筐体、１１…発熱体（半導体パッケージ）、２２…ヒートシンク、２４…送風装置（遠心送風装置）、３５…ケース、３６…羽根車、４０…周壁（側板）、４２ａ，４２ｂ…吸気口、４３…吐出口、４８…渦巻き室、４９…高圧部、Ａ…回転中心、Ｐ１…巻き始めの位置、Ｐ２…巻き終わりの位置、Ｐ３…中間部。
Claims (13)
- 回転する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも一つの丸い吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口の開口縁は、上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部に対応する箇所に、上記羽根車の回転中心部に向けて張り出す延出部を有し、上記吸気口の開口形状が非真円形であることを特徴とする送風装置。 - 回転する羽根車と、
上記羽根車を収容するケースと、を具備し、
上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも一つの吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口は、その開口形状が真円形をなすとともに、上記羽根車の回転中心部に対し上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部とは反対側に偏心していることを特徴とする送風装置。 - 請求項１又は請求項２の記載において、上記ケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、この羽根車の外周から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記ケース内の高圧部は、上記渦巻き室に位置することを特徴とする送風装置。
- 請求項３の記載において、上記渦巻き室は、巻き始めの位置と、この巻き始めの位置から上記羽根車の回転方向に離れた巻き終わりの位置とを有し、上記ケース内の高圧部は、上記巻き終わりの位置の付近に存在することを特徴とする送風装置。
- 請求項３の記載において、上記ケース内の高圧部は、上記渦巻き室の巻き始めの位置と巻き終わりの位置との間の中間部よりも上記巻き終わりの位置の方向にずれた箇所に存在することを特徴とする送風装置。
- 請求項１の記載において、上記吸気孔の開口縁のうち上記延出部を除いた領域は、上記羽根車と同軸状をなす円形であることを特徴とする送風装置。
- 請求項１又は請求項６の記載において、上記羽根車の回転中心部から上記延出部に向かう直線の延長線上に上記ケース内の高圧部が位置することを特徴とする送風装置。
- 請求項１又は請求項２のいずれかの記載において、上記ケースは、上記羽根車を間に挟んで向かい合う一対の外壁を含み、これら外壁に夫々上記吸気口が形成されていることを特徴とする送風装置。
- 発熱体に熱的に接続されたヒートシンクと、
上記ヒートシンクに冷却風を送風する送風装置と、を具備し、
上記送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとを備え、上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも一つの丸い吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口の開口縁は、上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部に対応する箇所に、上記羽根車の回転中心部に向けて張り出す延出部を有し、上記吸気口の開口形状が非真円形であることを特徴とする冷却ユニット。 - 請求項９の記載において、上記ヒートシンクは、上記送風装置の吐出口と向かい合う位置に配置されていることを特徴とする冷却ユニット。
- 請求項９又は請求項１０の記載において、上記送風装置のケースは、上記羽根車を取り囲むとともに、この羽根車の外周から吐き出される空気を集めて上記吐出口に導く渦巻き室を有し、上記ケース内の高圧部は、上記渦巻き室に位置することを特徴とする冷却ユニット。
- 発熱体を有する筐体と、
上記筐体に収容され、上記発熱体を冷却する送風装置と、
を具備し、
上記送風装置は、回転する羽根車と、この羽根車を収容するケースとを備え、上記ケースは、上記羽根車の回転中心部に空気を導く少なくとも一つの丸い吸気口と、上記羽根車の外周から吐き出される空気が集まる吐出口とを有し、上記吸気口の開口縁は、上記ケース内の空気圧力が最も高くなる高圧部に対応する箇所に、上記羽根車の回転中心部に向けて張り出す延出部を有し、上記吸気口の開口形状が非真円形であることを特徴とする電子機器。 - 請求項１２の記載において、上記発熱体は、ヒートシンクに熱的に接続され、このヒートシンクは、上記送風装置の吐出口と向かい合う位置に配置されていることを特徴とする電子機器。
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