本発明の第1の実施形態の電子機器1は、図1から図3を参照して説明される。図1に示された電子機器1は、ノートブック型のポータブルコンピュータであって、本体2に対して表示部3がヒンジ4で連結されている。なお、この明細書において、電子機器1を利用者側から見て、手前を「前」、奥側を「後」、上、下、左、右をそれぞれ定義する。
この電子機器1は、筐体20とプリント配線板6と電子部品7とファン51とダクト52とフィン集合体53とヒートパイプ54とを備えている。図1では、本体2の上面を部分的に切り欠いて、ファン51とダクト52とフィン集合体53とヒートパイプ54と熱受容体55とプリント配線板6とが見えるように図示している。筐体20は、本体2の外殻を構成し、左の側壁21に排気口22が設けられている。プリント配線板6は、筐体20の中に収納されている。筐体20は、この他に大容量記憶媒体、音響デバイス、通信モジュール、光学式ディスク読み取りおよび書き込み装置などを内蔵し、左右の側壁21を含めた外周にさまざまな外部接続端子が設備されている。
電子部品7は、プリント配線板6上に実装されており、電子機器1が使用され演算処理など作動中に通電されたときの内部の回路抵抗によって発熱する。熱を多く発生する電子部品7として、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)等がある。発熱量の多い電子部品7には、冷却装置5が装着される。
冷却装置5は、ファン51とダクト52とフィン集合体53とヒートパイプ54と熱受容体55とで構成される。図1に示すように、ファン51は、排気口22の近傍に配置されている。排気口22が右の側壁21または後壁に設けられている場合は、右の側壁21または後壁の近傍にファン51を設置する。
図2に示すように、ファン51は、図2に示すように、排気口22寄りのプリント配線板6をケース514の外形に合わせて切り抜いた部分に納められている。図3に示すように、ファン51の高さの中ほどにプリント配線板6が位置している。このファン51は、複数のブレード511が取り付けられたロータ512を備えている。このロータ512は、反時計回りに回転する。ファン51は、ロータ512の回転軸513に沿って吸気し遠心方向に送風する。ロータ512を囲っているケース514は、ダクト52の一部を構成している。
したがって、ファン51によって発生する気流Sは、プリント配線板6の上面および下面の両方に流れる。また、このファン51のロータ512は、ケース514の中心に対して偏心させて位置決めされている。この場合、排気口22により多くの空気を送りたいので、排気口22に対して時計回りに約90°位相をずらした方向に偏心している。
ダクト52は、図2に示すように、ファン51のケース514と拡張フード521とで構成される。ダクト52は、ファン51によって発生する気流Sを排気口22へ案内する。ケース514は、ロータ512が偏心している側を最上流とした場合に、ロータ512の回転方向に排気口22側よりも下流の外壁となる側壁515と、ロータ512を挟んで排気口22の反対側に位置する周壁516と、このロータ512のブレード511の外径よりも小さい開口を有した上壁517および下壁518とで構成されている。また、本実施形態において、排気口22側と周壁516との間、排気口22側よりも上流側の外壁となる側壁に相当する範囲は、排気口22側と同様に開口している。そこで、排気口22側の開口を主出口51A、これより上流側の開口を上流側出口51Bとする。なお、筐体20の底にファン51の位置に対応して吸気口が有っても無くても良い。また、主出口51Aと上流側出口51Bとは、一続きに繋がっていても良いし、上壁517と下壁518との距離を保持する支柱で区切られていても良い。
拡張フード521は、上流側出口51Bの周辺部に取り付けられて、この上流側出口51Bから排出される空気を排気口22側へ案内する。このとき、上流側出口51Bから流出する気流Sは、この上流側出口51Bに隣接しているプリント配線板6によって、上下に二分される。したがって、この拡張フード521は、図3に示すように、プリント配線板6の上面側と下面側の両方にそれぞれに分割して配置されている。各拡張フード521は、プリント配線板6の上面61および下面62に形成される回路に接触しないように少し離れている。拡張フード521で囲われる範囲のプリント配線板6上に、拡張フード521がプリント配線板6から離れている距離よりも大きい電子部品7が実装されていても、拡張フード521が直接触れなければ良い。また、接触することを考慮して、拡張フード521は絶縁性部材で作られる。拡張フード521の副出口522は、ケース514の主出口51Aとほぼ同じ位置に設けられている。主出口51Aは、副出口522とともにダクト52の出口52Aを構成する。
フィン集合体53は、図2および図3に示すように、複数枚のフィンである第1のフィン531と第2のフィン532とで構成されている。第1のフィン531および第2のフィン532は、熱伝導性に優れた部材、例えば、銅やアルミニウムまたはこれらを基体とする合金、で造られている。フィン集合体53は、ダクト52の出口52Aと排気口22との間に配置されている。このフィン集合体53は、一部がプリント配線板6に覆い被さる範囲まで延びている拡張部53Aを有している。この拡張部53Aは、ファン51から出る気流Sを横切る方向にプリント配線板6側に延びている。具体的には、拡張部53Aは、拡張フード521の副出口522と排気口22との間に配置されている。以上のように構成されたフィン集合体53の外観形状は、一つのブロックとしてみた場合にプリント配線板6が差し込まれるスリットを設けたように形成される。
第1のフィン531および第2の532は、ほぼ一定の間隔でかつ平行に並べて配置されている。第1のフィン531は、ファン51の主出口51Aと排気口22との間のプリント配線板6が切り抜かれた範囲に配列され、プリント配線板6を板厚方向に横切るように、主出口51Aの高さとほぼ同じ寸法に設けられている。第2のフィン532は、拡張部53Aを構成しており、図3に示すように、プリント配線板6に実装された電子部品に接触しない高さに配置されている。この第2のフィン532は、プリント配線板6の上面61側および下面62側の両方に設けられている。また、図2に示すように、第2のフィン532は、プリント配線板6の板厚方向にフィン集合体53を挟む熱伝導体533によって、第1のフィン531と連結されている。
ヒートパイプ54は、図2に示すように、受熱端54Aと放熱端54Bとを有している。受熱端54Aは、熱受容体55に固定されている。放熱端54Bは、フィン集合体53に組み付けられている。本実施形態では、放熱端54Bは、プリント配線板6の面に沿ってダクト52と排気口22との間を横切る方向に第1のフィンを貫通している。つまり、ヒートパイプ54の放熱端54Bは、ファン51の主出口51Aの範囲にわたって配置されている。フィン集合体53は、第1のフィン531と第2のフィン532とが熱伝導体533によって連結されているので、放熱端54Bから放出される熱は、第1のフィン531から熱伝導体533を伝って第2のフィン532まで伝達される。熱受容体55は、電子部品7に密着するように、留め具551によってプリント配線板6上に固定されている。これによって、ヒートパイプ54は、電子部品7で発生した熱を熱受容体55を介して受熱端54Aから受け取り、放熱端54Bに組み付けられたフィン集合体53全体からその熱を放熱する。
以上のように構成された電子機器1は、ファン51の主出口51Aと筐体20の排気口22との間に加えて、プリント配線板6の一部に覆い被さるように延長されたフィン集合体53の拡張部53Aを備えている。そして、この拡張部53Aにも、ダクト52を構成する拡張フード521によってファン51の気流Sが案内される。つまり、主出口51Aと排気口22との間にのみフィン集合体が設置される冷却装置に比べて、拡張部53Aを備えている分だけ、この冷却装置5の放熱面積は広く、冷却能力も高い。このとき、拡張部53Aは、プリント配線板6上に覆い被さるように延長されており、プリント配線板6を新たに切り欠か無い。したがって、この冷却装置5を備える電子機器1は、プリント配線板6上の電子部品7の実装面積を維持したまま、冷却能力を向上させることができる。
また、図2および図3に示すように、拡張部53Aは、拡張部53Aの間に挿入されるプリント配線板6上の上面61側および下面62側のいずれの側からも離れている。したがって、小型のものであれば、電子部品7として表面実装部品71を配置して回路を形成することができる。同様に、ダクト52の拡張フード521に囲われた範囲のプリント配線板6上となる上面61側および下面62側にも回路を形成することができる。つまり、この電子機器は、プリント配線板6上の実装面積を減らすことなく、冷却装置5の冷却能力を高めることができる。
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。このとき、第1の実施形態の電子機器1と同じ機能を有する構成は、各図中において同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。省略された説明は、第1の実施形態の電子機器1の該当する説明の部分を参酌するものとする。
本発明の第2の実施形態の電子機器1は、図4を参照して説明される。図4には、電子機器1の冷却装置5のうちのファン51、ダクト52、フィン集合体53、およびヒートパイプ54の放熱端54Bが図示されている。この実施形態の電子機器1において、フィン集合体53の第1のフィン531と第2のフィン532とを連結する熱伝導体533は、ダクト52の一部を構成している。具体的には、図4に示すように拡張部53A側の熱伝導体533が、上流側出口51Bまで延びている。これによって、プリント配線板6の上面61側の熱伝導体533は、上面61側に配置される拡張フード521のカバーパネル521aを形成し、プリント配線板6の下面62側の熱伝導体533は、下面62側に配置される拡張フード521のカバーパネル521aを形成している。
以上のように構成された電子機器1は、第1の実施形態と同様の効果を奏することに加えて、冷却装置5の放熱面積がさらに広がるので、冷却装置5の冷却能力が増す。また、フィン集合体53を取り外すだけで、拡張部53Aおよびダクト52によってプリント配線板6上の覆われている部分を見えるようにすることが容易にできる。なお、熱伝導体533を延す代わりに、フィン集合体53の上下から熱伝導体533の外側に装着される絶縁性の保護部材を、拡張フード521側に延しても良い。
本発明の第3の実施形態の電子機器1は、図5を参照して説明される。図5には、電子機器1の冷却装置5が図示されている。この冷却装置5は、図5に示すようにフィン集合体53に対して2つのヒートパイプ54が接続されている。各ヒートパイプ54の受熱端54Aは、プリント配線板6上に実装されて冷却を必要とする異なる2つの電子部品7に熱受容体55によって固定されている。ヒートパイプ54の放熱端54Bは、第1のフィン531と第2のフィン532とを連結する熱伝導体533にろう付けによって固定されている。このとき、放熱端54Bの先端部は、第2のフィン532が取り付けられている拡張部53Aの範囲の熱伝導体533まで延びている。各ヒートパイプ54は、異なる電子部品7から発生する熱を1つのフィン集合体53まで伝達する。放熱端54Bが拡張部53Aまで延びており、拡張部53Aの第2のフィン532に直接的に熱が伝わるので、冷却装置5の冷却能力が向上する。
また、熱伝導体533は、第2の実施形態と同様にダクト52の一部を形成している。本実施形態では、ダクト52を構成するケース514および拡張フード521のうち、拡張フード521に相当する部分をすべて熱伝導体533を延長した部材で形成している。つまり、この実施形態では、プリント配線板6の上面61側および下面62側にそれぞれほぼ平行に配置されるカバーパネル521aとプリント配線板6に対して垂直に設けられる外側壁521bとを一続きの熱伝導体533で形成されている。なお、外側壁521bは、拡張部53Aの先端側に配置される第2のフィン532を延長して形成されていてもよい。いずれの場合も、導電性の部材で構成される場合は、プリント配線板6側の縁に絶縁性の部材を取り付けるかプリント配線板6との間に挟みこむことで、短絡防止する。
以上のように構成された電子機器1の冷却装置5は、部品点数が減る。また、冷却装置5のフィン集合体53の拡張部53Aおよびダクト52の拡張フード521がフィン集合体53と一体になっているので、冷却装置5を電子機器1に組み込む作業において、作業効率が改善される。
なお、拡張フード521に相当する部分をフィン集合体53の熱伝導体533と一体に形成する代わりに、第1の実施形態の電子機器1や第2の実施形態の電子機器1のように拡張フード521を個々に設けても良い。また、この実施形態では、冷却の対象となる電子部品7がプリント配線板6の上面61側と下面62側のそれぞれに配置されている。冷却する対象となる電子部品7がプリント配線板6の同じ面、上面61側あるいは下面62側に配置されている場合、電子部品7が実装されている側と反対側の熱伝導体533に取り付けられたヒートパイプ54は、受熱端54Aが対応する電子部品7に固定されるように、プリント配線板6の外周など迂回させて配管される。
さらに、本実施形態では、第1のフィン531および第2のフィン532が配置される範囲に沿ってヒートパイプ54の放熱端54Bが配置される。したがって、第1のフィン531および第2のフィン532は、ヒートパイプ54の放熱端54Bに直接的にろう付けなどにより取り付けられていても良い。その場合、熱伝導体533は必ずしも必要ではない。
また、本実施形態では、ヒートパイプ54をフィン集合体53の上および下の両側の熱伝導体533にそれぞれ取り付けている。この冷却装置5が冷却する対象となる電子部品7が1つしか無い場合は、その電子部品7が配置されているプリント配線板6の面と同じ側の熱伝導体533に1つヒートパイプを取り付ければよい。電子部品7から発生した熱は、ヒートパイプ54の放熱端54Bからこれが取り付けられている熱伝導体533、第1のフィン531、反対側の熱伝導体533を介して、ヒートパイプ54が取り付けられた側と反対側の第2のフィン532へ伝達され、ここからも放熱される。
本発明の第4の実施形態の電子機器1は、図6および図7を参照して説明される。図6には、電子機器1の冷却装置5が図示されている。この冷却装置5は、フィン集合体53の拡張部53Aが設けられている位置が第1から第3の実施形態の電子機器の場合と異なっている。この実施形態において、拡張部53Aは、図6および図7に示すように、主出口51Aよりもロータ512の回転方向に下流側に配置されている。したがって、ケース514は、排気口22側よりも下流の第1の実施形態の側壁515に相当する部分に下流側出口51Cが設けられており、第1の実施形態の上流側出口51Bであった部分が、上流側の側壁519によって塞がれている。
下流側出口51Cに設けられる拡張フード521は、第3の実施形態の電子機器1の拡張フード521と同様にフィン集合体53を上下から挟むように取り付けられる熱伝導体533の拡張部53A側が下流側出口51C近傍まで延長されて形成されている。この実施形態においては、第3の実施形態と同様に、プリント配線板6に対して平行なカバーパネル521a、およびプリント配線板6に対して垂直に配置される外側壁521bが一体に熱伝導体533で形成されている。
さらに、本実施形態において、拡張部53Aを構成する第2のフィン532の向きが、第1から第3の実施形態の電子機器1の場合と異なっている。図6に示すように、第2のフィン532は、プリント配線板6に対して平行な向きに配置されており、プリント配線板6の板厚方向に複数枚がほぼ一定の間隔で積層されるように配列されている。各第2のフィン532は、第1のフィン531との境界部に設けられた熱伝導性を有したベース534に取り付けられている。このベース534は、第2のフィン532の上下から取り付けられる熱伝導体533と一体に設けられていてもよい。また、第2のフィン532は、図7に示すように、ダクト52の出口52Aと排気口22との間において第1のフィン531とほぼ同じ幅に形成されている。
第2のフィン532は、図6に示すように、ベース534以外の位置でステム535によってプリント配線板6の板厚方向に互いに連結される。こうすることで、第2のフィン532のそれぞれが、一定の間隔に維持され、かつ、プリント配線板6上に形成された回路に触れないように保持される。このときステム535は、図7に示すように、ファン51の気流Sの妨げにならないように、排気口22の開口どうしの間に配置される縦格子221に合わせて配置される。また、プリント配線板6は、ステム535の位置に合わせて、ノッチ63が設けられる。
なお、第1のフィン531の上下に取り付けられる熱伝導体533は、最上部の第2のフィン532と同じ部材で一続きに形成してもよい。または、第1のフィン531に取り付けられる熱伝導体533とベース534とは、一続きの部材で構成されていても良い。さらに、第2のフィン532をカバーパネル521aに対して平行に下流側出口51Cの近傍まで延しても良い。
以上のように構成された電子機器1の冷却装置5は、第1の実施形態と同様の効果を奏する。また、フィン集合体53の拡張部53Aは、ファン51の主出口51Aと排気口22の間に配置された第1のフィン531よりもロータ512の回転方向に下流側に配置されている。このとき、第2のフィン532は、プリント配線板6に対して平行に配置されているので、ファン51から送られる気流Sに対して空気抵抗が小さい。したがって拡張部53Aが主出口51Aよりも下流側に設けられていても、ファン51から放出される空気の抜けが良く、冷却装置5の冷却能力が向上する。
本発明の第5の実施形態の電子機器1は、図8を参照して説明される。図8に示す電子機器1の冷却装置5は、第4の実施形態の電子機器1の冷却装置5と同様に、フィン集合体53の拡張部53Aを、ファン51の主出口51Aよりもロータ512の回転方向に下流側に配置している。フィン集合体53の上面および下面には、第1のフィン531および第2のフィン532と同じ幅の熱伝導体533が取り付けられている。主出口51Aよりもロータ512の回転方向に下流側に設けられる下流側出口51Cには、第1の実施形態と同様の拡張フード521が取り付けられる。
フィン集合体53の上面および下面の熱伝導体533には、それぞれヒートパイプ54の放熱端54Bがろう付けによって取り付けられている。なお、ヒートパイプ54から熱伝導体533に熱伝導されるのであれば、ろう付け以外の方法であっても良い。上面に取り付けられたヒートパイプ54の受熱端54Aは、プリント配線板6の上面61側に実装された電子部品7に装着される。また、下面に取り付けられたヒートパイプ54の受熱端54Aは、プリント配線板6の下面62側に実装された電子部品7に装着される。放熱端54Bの先端部は、第2のフィン532で構成された拡張部53Aまで延びている。プリント配線板6と平行に積層配列される第2のフィン532は、熱伝導性を有したステム535によって連結されている。ステム535は、放熱端54Bからプリント配線板6の板厚方向に第2のフィン532を貫通しプリント配線板6の手前まで延びている。
以上のように構成された電子機器1の冷却装置5は、プリント配線板6を新たに切り抜くことなくフィン集合体53の拡張部53Aが設けられており、この拡張部53Aまでヒートパイプ54の放熱端54Bが延びている。また、第2のフィン532どうしは、放熱端54Bから延びるステム535によって連結されている。そして、拡張フード521によってこの拡張部53Aにもファン51からの気流Sが送られる。その結果、冷却装置5は、第1のフィン531および第2のフィン532の全域にわたって効率よく放熱させることができる。つまり、第1の実施形態および他の実施形態同様に、プリント配線板上の実装面積を減らすことなく冷却装置5の冷却能力が向上させることができる。
本発明の第6の実施形態の電子機器1は、図9および図10を参照して説明される。図9に示す電子機器1の冷却装置5は、第1の実施形態の場合に比べて、ファン51が排気口22から少し離れて配置されている。ファン51は、他の実施形態のように、上流側出口や下流側出口を有しておらず、各々側壁515,519によって塞がれている。図9に示すようにファン51は、プリント配線板6に囲われている。つまり、ダクト52の出口52Aとなるファン51の主出口51Aと排気口22との間をプリント配線板6が横切っている。
フィン集合体53は、ファン51の主出口51Aと排気口22との間に配置されている。そして、フィン集合体53の拡張部53Aは、図10に示すように、ファン51の主出口51Aと排気口22との間を横切っているプリント配線板6側に覆い被さるように延びている。また、ヒートパイプ54の放熱端54Bは、プリント配線板6と同じ平面に沿って、かつ、排気口22側に隣接して延びている。したがって、図10に示すようにヒートパイプ54は、排気口22に偏った第1のフィン531の縁を貫通している。
また、図10に示すように、本実施形態では同一平面状に配置される個々の第1のフィン531と第2のフィン532とが一続きに形成されている。つまり、このフィン集合体53は、一つ一つのフィンを切り欠いて、プリント配線板6に覆い被さる拡張部53Aを形成している。各々の第1のフィン531および第2のフィン532は、1枚で形成されているので、フィン集合体53の上面および下面には、図10に示すように熱伝導体533を取り付けても、図9に示すように取り付けなくても良い。熱伝導体533を取り付けた場合は、図10に示すように、フィン集合体53の第2のフィン532側から入った空気は、途中で上下に抜けることなく、第1のフィン531側まで流れ、排気口22から排出される。その結果、冷却装置5としての冷却能力が安定する。
また、図10に示すように、この冷却装置5のフィン集合体53の拡張部53Aは、プリント配線板6の上面61側および下面62側のいずれからも少し離れている。したがって、他の実施形態と同様に、拡張部53Aが覆い被さる範囲のプリント配線板6の上面61側および下面62側のいずれにも電子部品7である表面実装部品71を実装し、回路を形成することができる。このように、本実施形態の電子機器1は、冷却装置5のフィン集合体53に設けられる拡張部53Aがプリント配線板6上に延びている分だけ、冷却能力が向上する。
なお、第6の実施形態において、ファン51の主出口51Aと排気口22との間を横切るプリント配線板6は、ファン51の主出口51A寄りにある。プリント配線板6を排気口22寄りに配置すれば、ヒートパイプ54の放熱端54Bが気流Sの上流側である主出口51Aに近くなるように配置することもできる。