特許 7663759 冷却モジュール及び電子機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-04-08

(45)【発行日】2025-04-16

(54)【発明の名称】冷却モジュール及び電子機器

(51)【国際特許分類】

   G06F 1/20 20060101AFI20250409BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20250409BHJP

【ＦＩ】

G06F1/20 C

G06F1/20 B

H05K7/20 H

H05K7/20 G

H05K7/20 D

H05K7/20 R

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2024124306

(22)【出願日】2024-07-31

【審査請求日】2024-07-31

(73)【特許権者】

【識別番号】505205731

【氏名又は名称】レノボ・シンガポール・プライベート・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡伸

(72)【発明者】

【氏名】森脇 隆久

(72)【発明者】

【氏名】鶴身 侑大

(72)【発明者】

【氏名】星野 鷹典

(72)【発明者】

【氏名】尾上 祐介

【審査官】漆原 孝治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１８６８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２３／１９９７９６（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １／２０

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電子機器の筐体の内部に搭載される冷却モジュールであって、
ヒートパイプと、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、
吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、
を備え、
前記ファンは、
前記電子機器の筐体とは別体に構成され、一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記ファン筐体内で前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記第１ヒートシンクは、前記ファン筐体外で前記吐出口に面して配置されている
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項2】

請求項１に記載の冷却モジュールであって、
前記ヒートパイプは、
前記第１ヒートシンクの長手方向に沿って延びる前記第１接続部と、
前記第１接続部から屈曲し、前記ファン筐体の前記一側面と交差する側面に沿って延びると共に、前記サブ流路と上下にオーバーラップして配置されることで、前記第２ヒートシンクと熱的に接続された第２接続部と、
を有する
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項3】

電子機器に搭載される冷却モジュールであって、
ヒートパイプと、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、
吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、
を備え、
前記ファンは、
一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記第２ヒートシンクは、前記サブ流路での空気の流通方向に沿って延び、相互間に空気が流通する複数の第２フィンを有し、
前記第２ヒートシンクでの前記第２フィン相互間のピッチは、前記第１ヒートシンクでの前記第１フィン相互間のピッチよりも大きい
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項4】

請求項３に記載の冷却モジュールであって、
前記第２フィンは、前記空気の流通方向に沿う長さが前記第１フィンよりも長い
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項5】

電子機器に搭載される冷却モジュールであって、
ヒートパイプと、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、
吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、
を備え、
前記ファンは、
一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記第２ヒートシンクは、前記サブ流路での空気の流通方向に沿って延び、相互間に空気が流通する複数の第２フィンを有し、
前記仕切り壁は、前記第２フィンで形成されている
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項6】

請求項１又は２に記載の冷却モジュールであって、
前記仕切り壁は、前記吐出口から前記メイン流路での空気の流通方向とは逆方向に向かって突出するように設けられ、その先端が前記サブ流路の前記メイン流路からの分岐口の一縁部を形成している
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項7】

請求項１又は２に記載の冷却モジュールであって、
前記仕切り壁は、前記吐出口から前記メイン流路での空気の流通方向に向かって突出するように設けられ、その先端が前記サブ流路の前記メイン流路からの分岐口の一縁部を形成している
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項8】

電子機器に搭載される冷却モジュールであって、
ヒートパイプと、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、
吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、
を備え、
前記ファンは、
一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記仕切り壁は、前記吐出口から前記メイン流路での空気の流通方向に向かって突出するように設けられ、その先端が前記サブ流路の前記メイン流路からの分岐口の一縁部を形成しており、
前記ファンは、
前記仕切り壁の基端から前記メイン流路に張り出すように設けられた第１舌部と、
前記第１舌部と前記分岐口を挟んで反対側に位置し、前記ファン筐体の内周面から前記メイン流路に張り出すように設けられた第２舌部と、
を有する
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項9】

請求項１又は２に記載の冷却モジュールであって、
前記ファン筐体は、前記サブ流路の一面を閉じる金属製のカバープレートを有し、
前記第２ヒートシンクは、前記カバープレートの内面に固定され、
前記ヒートパイプは、前記カバープレートの外面に接続されている
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項10】

請求項１又は２に記載の冷却モジュールであって、
前記ファン筐体は、前記サブ流路の一面が前記ヒートパイプによって閉じられており、
前記第２ヒートシンクは、前記ヒートパイプに固定されている
ことを特徴とする冷却モジュール。

【請求項11】

電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有する第１ヒートシンクと、吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、一端部が前記発熱体と熱的に接続され、他端部が前記第１ヒートシンクに接続されたヒートパイプと、を有し、前記筐体の内部に搭載された冷却モジュールと、
を備え、
前記ファンは、
前記筐体とは別体に構成され、一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記ファン筐体内で前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記第１ヒートシンクは、前記ファン筐体外で前記吐出口に面して配置されている
ことを特徴とする電子機器。

【請求項12】

請求項１１に記載の電子機器であって、
前記筐体は、前記第１ヒートシンクと対向する排気口を有し、
前記ヒートパイプは、
前記第１ヒートシンクの長手方向に沿って延びる前記第１接続部と、
前記第１接続部から屈曲し、前記ファン筐体の前記一側面と交差する側面に沿って延びると共に、前記サブ流路と上下にオーバーラップして配置されることで、前記第２ヒートシンクと熱的に接続された第２接続部と、
を有する
ことを特徴とする電子機器。

【請求項13】

電子機器であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられた発熱体と、
相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有する第１ヒートシンクと、吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、一端部が前記発熱体と熱的に接続され、他端部が前記第１ヒートシンクに接続されたヒートパイプと、を有する冷却モジュールと、
を備え、
前記ファンは、
一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、
前記ファン筐体内で回転するインペラと、
前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、
前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、
前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、
を有し、
前記第２ヒートシンクは、前記サブ流路での空気の流通方向に沿って延び、相互間に空気が流通する複数の第２フィンを有し、
前記第２ヒートシンクでの前記第２フィン相互間のピッチは、前記第１ヒートシンクでの前記第１フィン相互間のピッチよりも大きい
ことを特徴とする電子機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファンを備える冷却モジュール及び該冷却モジュールを備える電子機器に関する。

【背景技術】

【0002】

ノート型ＰＣのような電子機器はＣＰＵ等の発熱体を搭載している。このような電子機器は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て外部に放熱する。例えば特許文献１には、発熱体であるＣＰＵと、ファンの吐出口に対向配置されたヒートシンクとの間をヒートパイプで接続した構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第７０９７４７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようなヒートシンクは、ファンの吐出口の幅方向に沿って等間隔に並列された複数のフィンを有する。吐出口から吐出された空気は、フィン相互間の隙間を通過することでヒートシンクを冷却する。

【0005】

ところで、上記のような電子機器は、筐体の薄型化及び小型化のために筐体内のスペースが限られている。このためヒートシンクはファンの風量に対して余裕を持った大型のものを搭載することが難しく、十分な熱交換性能を確保できない場合がある。冷却モジュールは、ヒートシンクでの放熱が十分でない場合は冷却能力が制限され、ＣＰＵ等のパフォーマンス低下の要因にもなる。

【0006】

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、冷却性能を向上することができる冷却モジュール及び該冷却モジュールを備える電子機器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様に係る冷却モジュールは、電子機器に搭載される冷却モジュールであって、ヒートパイプと、相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、を備え、前記ファンは、一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、前記ファン筐体内で回転するインペラと、前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、を有する。

【0008】

本発明の第２態様に係る電子機器は、筐体と、前記筐体内に設けられた発熱体と、相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有する第１ヒートシンクと、吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、一端部が前記発熱体と熱的に接続され、他端部が前記第１ヒートシンクに接続されたヒートパイプと、を有する冷却モジュールと、を備え、前記ファンは、一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、前記ファン筐体内で回転するインペラと、前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明の上記態様によれば、冷却性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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】図２は、筐体の内部構造を模式的に示す平面図である。

【図3】図３は、冷却モジュールを下面側から見た模式的な構成図である。

【図4】図４は、図３に示す冷却モジュールを上面側から見た模式的な構成図である。

【図5】図５は、冷却モジュールのファン及びその周辺部での斜視図である。

【図6】図６は、図５に示すファン及びその周辺部での分解斜視図である。

【図7】図７は、冷却モジュールのファン及びその周辺部での模式的な平面断面図である。

【図8】図８は、第１変形例に係る冷却モジュールのファン及びその周辺部での模式的な平面断面図である。

【図9】図９は、第２変形例に係る冷却モジュールのファン及びその周辺部での分解斜視図である。

【図10】図１０は、第３変形例に係る冷却モジュールのファン及びその周辺部での模式的な平面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係る冷却モジュール及び電子機器について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0012】

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、本実施形態の電子機器１０は、クラムシェル型のノート型ＰＣである。電子機器１０は、蓋体１１と筐体１２をヒンジ１４で相対的に回動可能に連結した構成である。本実施形態ではノート型ＰＣの電子機器１０を例示しているが、電子機器はノート型ＰＣ以外、例えばタブレット型ＰＣ、スマートフォン、又は携帯用ゲーム機等でもよい。

【0013】

蓋体１１は、薄い扁平な箱状の筐体である。蓋体１１はディスプレイ１６を搭載している。ディスプレイ１６は、例えば有機ＥＬディスプレイや液晶ディスプレイである。

【0014】

筐体１２は、薄い扁平な箱体である。筐体１２の上面（表面１２ａ）にはキーボード装置１８及びタッチパッド１９が臨んでいる。以下、筐体１２及びこれに搭載された各構成要素について、オペレータがキーボード装置１８を操作する姿勢を基準とし、筐体１２の幅方向（左右）をそれぞれＸ１，Ｘ２方向、筐体１２の奥行方向（前後）をそれぞれＹ１，Ｙ２方向、筐体１２の厚み方向（上下）をそれぞれＺ１，Ｚ２方向と呼んで説明する。Ｘ１，Ｘ２方向をまとめてＸ方向と呼ぶこともあり、Ｙ１，Ｙ２方向及びＺ１，Ｚ２方向についても同様にＹ方向、Ｚ方向と呼ぶことがある。これら各方向は、説明の便宜上定めた方向であり、電子機器１０の使用状態又は設置姿勢等によって変化する場合も当然にあり得る。

【0015】

筐体１２は、上面及び四周側面を形成する筐体部材２０と、下面を形成するカバー材２１とで構成されている。筐体部材２０は、筐体１２の表面１２ａを形成するカバープレート２０Ａの四周縁部に立壁２０Ｂを形成したものである。このため筐体部材２０は下面が開口した略バスタブ形状を有する。カバー材２１は略平板形状を有し、筐体部材２０の下面開口を閉じる蓋となる。筐体部材２０及びカバー材２１は厚み方向に重ね合わされて互いに着脱可能に連結される。立壁２０Ｂはカバー材２１に形成してもよい。この場合、筐体部材２０はカバープレート２０Ａのみで構成されるとよい。

【0016】

ヒンジ１４は、筐体１２の後縁部に形成された凹状のヒンジ配置溝１２ｂに設置され、筐体１２と蓋体１１とを連結する。ヒンジ１４は、例えば回転軸となるヒンジシャフトをヒンジ筐体１４ａの長手方向の両端部にそれぞれ支持した構造である。本実施形態のヒンジ１４は、ヒンジ筐体１４ａがヒンジ配置溝１２ｂの長手方向に沿って延在した、いわゆるワンバー形状に構成されている。ヒンジ１４は、ヒンジ筐体１４ｂが蓋体１１と一体となって回転しつつ斜め後方へと下降する。ヒンジ１４は、このようにして蓋体１１の回動角度を稼ぐ構造、いわゆるドロップダウン構造である。ヒンジ１４の構造は上記以外でもよい。

【0017】

図２は、筐体１２の内部構造を模式的に示す平面図である。図２は、カバー材２１を取り外して筐体部材２０の内部を下面側から見た図である。

【0018】

図２に示すように、筐体１２の内部には、冷却モジュール２４と、マザーボード２５と、バッテリ装置２６とが収容されている。筐体１２の内部には、さらに各種の電子部品や機械部品等が設けられる。

【0019】

マザーボード（基板）２５は、電子機器１０のメインボードとなる回路基板である。マザーボード２５は、筐体１２のＹ２側寄りに配置され、Ｘ方向に延在している。バッテリ装置２６は、電子機器１０の電源となる充電池である。バッテリ装置２６は、マザーボード２５のＹ１側寄りに配置され、Ｘ方向に延在している。

【0020】

本実施形態のマザーボード２５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２５ａを実装している。マザーボード２５は、ＣＰＵ２５ａ以外にも、各種の電子部品、例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、メモリ、通信モジュール等を実装することができる。

【0021】

マザーボード２５は、例えば上面（第１面２５Ａ）が筐体部材２０に対する取付面となり、下面（第２面２５Ｂ）がＣＰＵ２５ａ等の実装面となる。

【0022】

次に、冷却モジュール２４の構成例を説明する。

【0023】

ＣＰＵ２５ａは、筐体１２内に搭載された電子部品中で最大級の発熱量の発熱体である。冷却モジュール２４は、ＣＰＵ２５ａが発生する熱を吸熱及び拡散し、筐体１２外へと排出することができる。冷却モジュール２４は、ＣＰＵ２５ａ以外の発熱体、例えばＧＰＵ等を冷却するように構成してもよい。

【0024】

図３は、冷却モジュール２４を下面側（Ｚ２側）から見た模式的な構成図である。図４は、図３に示す冷却モジュール２４を上面側（Ｚ１側）から見た模式的な構成図である。

【0025】

図２～図４に示すように、本実施形態の冷却モジュール２４は、ヒートパイプ２８と、第１ヒートシンク３０と、ファン３２と、金属プレート３４とを備える。

【0026】

ヒートパイプ２８はパイプ型の熱輸送デバイスである。ヒートパイプ２８は、金属パイプを薄く扁平に潰して断面楕円形状に形成し、内側の密閉空間に作動流体を封入した構成である。作動流体としては、水、代替フロン、アセトン又はブタン等を例示できる。

【0027】

ヒートパイプ２８の一端部２８ａは、ＣＰＵ２５ａに対して熱的に接続される受熱部となる。一端部２８ａとＣＰＵ２５ａとの間には、例えば銅プレート等で形成された受熱板３６を介在させることができる。ヒートパイプ２８の他端部２８ｂは、第１ヒートシンク３０に対して熱的に接続される放熱部となる。他端部２８ｂは、例えば第１ヒートシンク３０の表面（Ｚ２側面）にはんだ付け等で固定される。これによりヒートパイプ２８は、ＣＰＵ２５ａの熱を効率よく受け取り、第１ヒートシンク３０へと効率よく輸送することができる。本実施形態のヒートパイプ２８は、さらにファン３２内に設置された第２ヒートシンク５４とも熱交換するが（図５参照）、詳細は後述する。

【0028】

第１ヒートシンク３０は、薄い金属プレートで形成された複数枚のフィン（第１フィン）３０ａを長手方向（Ｙ方向）に等間隔に並べた構造である。各フィン３０ａはＺ方向に起立し、Ｘ方向に延在している。隣接するフィン３０ａ，３０ａの相互間には、ファン３２から送られた空気が通過する隙間が形成されている。各フィン３０ａはアルミニウム又は銅のような高い熱伝導率を有する金属で形成されている。第１ヒートシンク３０は、ファン３２のＹ２側の側面４０ａに設けられた吐出口４２に対向配置される。筐体１２は、第１ヒートシンク３０に面したＸ１側の立壁２０Ｂに排気口３８が開口形成されている。

【0029】

ファン３２は、ファン筐体４０内に収容したインペラ４１をモータによって回転させる遠心ファンである（図７参照）。ファン３２はファン筐体４０のＸ１側の側面（一側面）４０ａに吐出口４２を有する。吐出口４２は第１ヒートシンク３０に近接し、対向している。ファン３２は、ファン筐体４０のＺ方向を向いた上下の端面４０ｂ，４０ｃのうち、少なくともＺ２側の端面４０ｃに吸込口４３を有する。吸込口４３はＺ１側の端面４０ｂにも設けることができる。端面４０ｂ，４０ｃは、側面４０ａと直交し、さらにインペラ４１の回転軸の軸方向と直交する面である。吸込口４３は、例えば筐体１２の底面（下面）を形成するカバー材２１に開口形成された吸気口から外気を吸い込む。

【0030】

金属プレート３４は、銅又はアルミニウム等の熱伝導率が高い金属で形成された薄いプレートである。金属プレート３４はファン３２のＸ２側に隣接し、マザーボード２５の第２面２５Ｂを覆うように配置される。これにより金属プレート３４はマザーボード２５に実装されたＣＰＵ２５ａ及び他の発熱体の熱を吸熱して拡散する熱拡散部材として機能する。金属プレート３４は、例えばヒートパイプ２８を板厚方向（Ｚ方向）に貫通させる繰り抜き孔３４ａを有する。ヒートパイプ２８の一端部２８ａは繰り抜き孔３４ａを通して受熱板３６と接続される。金属プレート３４が受熱板３６と上下にオーバーラップする部分の周辺には、Ｘ方向に延びた帯板状の板ばね４６が取り付けられている。板ばね４６は、Ｙ方向で一対設けられる。板ばね４６は、受熱板３６及びこれに接続されたヒートパイプ２８の一端部２８ａをＣＰＵ２５ａに対して押し付ける部品である。

【0031】

次に、ファン３２及びその周辺部のより具体的な構成例を説明する。

【0032】

図５は、冷却モジュール２４のファン３２及びその周辺部での斜視図である。図６は、図５に示すファン３２及びその周辺部での分解斜視図である。図５及び図６はインペラ４１の図示を省略している。図５はカバープレート４９を分解して図示している。図７は、冷却モジュール２４のファン３２及びその周辺部での模式的な平面断面図である。図７は吸込口４３の図示を省略している。

【0033】

図５～図７に示すように、ファン筐体４０は、外周側面を形成する側壁部材４８と、側壁部材４８の上下面の開口を閉じるカバープレート４９，５０とを有する。

【0034】

側壁部材４８は、例えば金属又は樹脂で形成され、略Ｃ字状に湾曲した薄いプレート状部材である。側壁部材４８は、吐出口４２となる側面４０ａを除いてファン筐体４０の外周を囲んでいる。カバープレート４９，５０は、例えばステンレス等の金属で形成された薄いプレート状部材である。カバープレート４９は側壁部材４８のＺ１側の開口を閉じる蓋であり、端面４０ｂを形成する。カバープレート５０は側壁部材４８のＺ２側の開口を閉じる蓋であり、端面４０ｃを形成する。吸込口４３はカバープレート５０に形成されている。

【0035】

図７に示すように、ファン筐体４０の内部には、メイン流路５１と、サブ流路５２とが設けられている。

【0036】

メイン流路５１は、インペラ４１の周囲に設けられた空気流路である。メイン流路５１は一般的な遠心ファンの内部に設けられる流路に相当する。インペラ４１は図７中で反時計回りに回転する。図７中に１点鎖線で示す矢印は空気の流れを模式的に示したものである。側壁部材４８は、サブ流路５２側と反対側（Ｙ１側）の内周面から舌部４８ａが突出している。メイン流路５１は、吸込口４３から導入された外部の空気Ａ１を、最も上流の舌部４８ａ付近から最も下流にある吐出口４２まで流通させる流路である。空気Ａ１は最後は吐出口４２から外部に吐出される。図５及び図６では舌部４８ａの図示を省略しており、図９も同様である。

【0037】

サブ流路５２は、ファン筐体４０内でメイン流路５１から分岐し、メイン流路５１との間が仕切り壁５２ａで仕切られた空気流路である。サブ流路５２は、側壁部材４８の舌部４８ａとは反対側（Ｙ２側）の内周面４８ｂと、仕切り壁５２ａとの間に形成されている。吐出口４２はメイン流路５１からサブ流路５２まで跨るようにＹ方向に延在しており、第１ヒートシンク３０も同様である。サブ流路５２は、メイン流路５１での空気Ａ２の流通方向で吐出口４２よりも上流側の位置に臨んで開口した分岐口（入口）５２ｂを有することができる。サブ流路５２の出口は吐出口４２となる。仕切り壁５２ａは、吐出口４２からメイン流路５１での空気Ａ１の流通方向（略Ｘ１方向）とは逆方向に向かって突出するように設けられている。仕切り壁５２ａの先端５２ａ１は分岐口５２ｂの一縁部を形成する。つまりサブ流路５２の分岐口５２ｂは、先端５２ａ１と、これと対向位置にある側壁部材４８の内周面との間に形成された隙間である。

【0038】

サブ流路５２は、分岐口５２ｂから吐出口４２に向かって内周面４８ｂを形成するファン筐体４０の側面４０ｄに沿うように延在している。これによりサブ流路５２は、分岐口５２ｂから導入される空気Ａ１の一部（空気Ａ２）を吐出口４２まで流通させ、吐出口４２から外部に吐出することができる。つまりサブ流路５２はファン筐体４０内でメイン流路５１からバイパスしたダクト流路である。

【0039】

サブ流路５２には第２ヒートシンク５４が設けられている。

【0040】

第２ヒートシンク５４は、サブ流路５２を流れる空気Ａ２とヒートパイプ２８とを熱交換させる部品である。第２ヒートシンク５４は、薄い金属プレートで形成された複数枚のフィン（第２フィン）５４ａを並べた構造である。本実施形態の第２ヒートシンク５４は２枚のフィン５４ａ，５４ａを有する。各フィン５４ａはＺ方向に起立し、サブ流路５２での空気Ａ２の流通方向に沿って延在している。フィン５４ａ，５４ａの相互間には、ファン３２から送られた空気Ａ２が通過する隙間が形成されている。Ｙ２側のフィン５４ａと内周面４８ｂとの間にも空気Ａ２が通過する隙間が形成されている。フィン５４ａは１枚でもよいし、３枚以上でもよい。図７に示す構成例では、第２ヒートシンク５４の一方のフィン５４ａが仕切り壁５２ａを構成している。すなわち仕切り壁５２ａはフィン５４ａで形成されている。

【0041】

本実施形態の第２ヒートシンク５４は、２枚のフィン５４ａ，５４ａの一端面（Ｚ２側端面）同士が底プレート５４ｂで一体的に形成されることができる。すなわち第２ヒートシンク５４は断面略Ｕ字状の樋形状を有する板金部材で構成することができる。これにより第２ヒートシンク５４は、底プレート５４ｂを介してカバープレート５０の内面５０ｂに容易に固定できる。第２ヒートシンク５４は、例えばはんだ付けで内面５０ｂに固定される。各フィン５４ａ及び底プレート５４ｂはアルミニウム又は銅のような高い熱伝導率を有する金属で形成されている。

【0042】

第２ヒートシンク５４はヒートパイプ２８と熱的に接続される。ヒートパイプ２８は、第１ヒートシンク３０に対する接続部である他端部２８ｂとは異なる位置が第２ヒートシンク５４と熱的に接続される。以下、他端部２８ｂを「第１接続部２８ｂ」と呼ぶこともある。ヒートパイプ２８は、Ｙ方向に延びる第１接続部２８ｂからＸ２方向へと屈曲し、側面４０ｄに沿って略Ｘ方向に延びる部分がサブ流路５２と上下にオーバーラップして配置される。ヒートパイプ２８は、サブ流路５２の一面（Ｚ２側開口）を閉じるカバープレート５０の外面（端面４０ｃ）に接続される。これによりヒートパイプ２８はカバープレート５０を介して第２ヒートシンク５４と熱的に接続される。ヒートパイプ２８は、例えばはんだ付けでカバープレート５０の外面に固定される。以下、ヒートパイプ２８の端面４０ｃに接続される部分、つまり第２ヒートシンク５４と熱的に接続される部分を「第２接続部２８ｃ」と呼ぶ。

【0043】

カバープレート５０は、第２接続部２８ｃが接続される部分に段差部５０ａを形成してもよい（図５及び図６参照）。段差部５０ａはカバープレート５０を内面５０ｂ側（Ｚ１側）に一段下げた面である。段差部５０ａは、ヒートパイプ２８が重ねられたことによって増大するファン筐体４０の厚みを抑制するものである。

【0044】

図７に示すように、冷却モジュール２４は、第２ヒートシンク５４でのフィン５４ａ，５４ａ相互間のピッチＰ２が、第１ヒートシンク３０でのフィン３０ａ，３０ａ相互間のピッチＰ１よりも大きいことができる。第２ヒートシンク５４のフィン５４ａは、空気の流通方向に沿う長さが第１ヒートシンク３０のフィン３０ａよりも長いことができる。

【0045】

次に、冷却モジュール２４の冷却作用について説明する。

【0046】

電子機器１０は、ＣＰＵ２５ａ等の発熱体が発生する熱はヒートパイプ２８の一端部２８ａで吸熱され、他端部２８ｂに向けて高効率に輸送される。ヒートパイプ２８を輸送される熱は、第２接続部２８ｃで第２ヒートシンク５４に伝達され、第１接続部２８ｂで第１ヒートシンク３０に伝達される。

【0047】

ファン３２は、吸込口４３から吸い込んだ外気をインペラ４１の回転によって吐出口４２へと排出する。メイン流路５１を流れる空気Ａ１は、吐出口４２から第１ヒートシンク３０を通過する。その際、空気Ａ１は第１接続部２８ｂから第１ヒートシンク３０に伝達された熱を吸熱し、排気口３８から筐体１２外へと排出される。

【0048】

空気Ａ１の一部は分岐口５２ｂからサブ流路５２へと流入する。サブ流路５２を流れる空気Ａ２は第２ヒートシンク５４を通過する。その際、空気Ａ２は第２接続部２８ｃから第２ヒートシンク５４に伝達された熱を吸熱し、吐出口４２及び排気口３８を通過して筐体１２外へと排出される。なお、吐出口４２を通過した空気Ａ２は、第１ヒートシンク３０も通過するため、第１ヒートシンク３０も冷却することができる。

【0049】

以上のように、本実施形態の冷却モジュール２４は、ヒートパイプ２８と、相互間に空気が流通する複数のフィン３０ａを有し、ヒートパイプ２８と接続された第１ヒートシンク３０と、吐出口４２が第１ヒートシンク３０に対向配置されたファン３２とを備える。ファン３２は、ファン筐体４０と、インペラ４１と、インペラ４１の周囲に設けられたメイン流路５１と、メイン流路５１から分岐し、メイン流路５１との間が仕切り壁５２ａで仕切られたサブ流路５２とを有する。サブ流路５２には、ヒートパイプ２８の第１接続部２８ｂとは異なる位置（第２接続部２８ｃ）に対して熱的に接続された第２ヒートシンク５４が設けられている。

【0050】

従って、冷却モジュール２４は、ファン３２のメイン流路５１を流れる空気Ａ１で第１ヒートシンク３０を冷却することができる。ここでヒートパイプ２８は、第１ヒートシンク３０に対する第１接続部２８ｂ以外の位置（第２接続部２８ｃ）がサブ流路５２内の第２ヒートシンク５４に熱的に接続されている。このため、冷却モジュール２４は、さらにファン３２のサブ流路５２を流れる空気Ａ２で第２ヒートシンク５４を冷却することができる。これにより冷却モジュール２４は、ヒートパイプ２８で輸送される熱を複数のヒートシンク３０，５４で受熱し、それぞれを流路５１，５２を流れる空気で効率的に冷却できる。このため冷却モジュール２４は冷却性能が向上し、電子機器１０のパフォーマンスも向上できる。

【0051】

例えば一般的なノート型ＰＣに搭載されるファンは、１ｃｍ程度の長さのフィンを有するヒートシンクに対して風速１～２ｍ／ｓ程度で吐出口から空気を吐出する。これを本実施形態の電子機器１０に当てはめると、メイン流路５１から吐出口４２で吐出される空気Ａ１は、例えば風速１～２ｍ／ｓ程度で第１ヒートシンク３０を通過する。一方、第１ヒートシンク３０の大きさは、薄型化及び小型化が必要とされる筐体１２の内部スペースに収まる必要がある。このため第１ヒートシンク３０は、各フィン３０ａのＸ方向長さや枚数が制限され、ファン３２の風速（風量）に対して余裕のある大きさを確保することが難しい。その結果、吐出口４２から吐出される空気と第１ヒートシンク３０の第１接続部２８ｂとの間での熱交換効率の向上には限界がある。このためヒートパイプ２８で輸送される熱は、第１接続部２８ｂを介して第１ヒートシンク３０に伝達し、十分に放熱することは困難である。この点、当該冷却モジュール２４は、第１ヒートシンク３０に対する第１接続部２８ｂとは異なる位置にある第２接続部２８ｃを第２ヒートシンク５４に接続し、これとサブ流路５２を流れる空気Ａ２とを熱交換させる。これにより冷却モジュール２４はヒートパイプ２８とヒートシンク３０，５４との間での熱交換効率及び交換熱量が増大し、冷却性能が向上する。

【0052】

ところで、サブ流路５２は第２ヒートシンク５４が設置されているため、メイン流路５１よりも通風抵抗が大きい。通常、空気（風）は通風抵抗がある部分を避けて流れる。このため、例えば単にメイン流路５１に第２ヒートシンク５４を設置しただけでは、第２ヒートシンク５４には空気がほとんど流れず、第２ヒートシンク５４での熱交換効率は向上しない。そこで、当該冷却モジュール２４は、メイン流路５１とサブ流路５２との間をセパレータ（仕切り壁５２ａ）で仕切っている。これによりメイン流路５１を流れる空気Ａ１は、吐出口４２よりも上流側で分岐口５２ｂからサブ流路５２へと強制的に導入される。その結果、冷却モジュール２４は、サブ流路５２での空気Ａ２の流通を確保でき、第２ヒートシンク５４での熱交換効率を向上させることができる。

【0053】

冷却モジュール２４は、フィン５４ａ，５４ａ相互間のピッチＰ２がフィン３０ａ，３０ａ相互間のピッチＰ１よりも大きいことが好ましい。これにより第２ヒートシンク５４は空気Ａ２の通風抵抗を下げることができ、サブ流路５２への空気の流入を促進できる。第２ヒートシンク５４のフィン５４ａは、空気の流通方向に沿う長さが第１ヒートシンク３０のフィン３０ａよりも長いことが好ましい。これにより第２ヒートシンク５４はフィン５４ａの枚数を制限し、或いはピッチＰ２を拡大しつつも、空気Ａ２との熱交換表面積を十分に確保することができる。

【0054】

当該冷却モジュール２４において、ヒートパイプ２８は、第１ヒートシンク３０の長手方向に沿って延びる第１接続部２８ｂと、第１接続部２８ｂから屈曲し、ファン筐体４０の側面４０ａと交差する側面４０ｄに沿って延びると共に、サブ流路５２と上下にオーバーラップして配置された第２接続部２８ｃとを有することができる。すなわち図２に示すように、本実施形態の電子機器１０は、筐体１２のサイドの立壁２０Ｂに排気口３８を設け、これに第１ヒートシンク３０を対面させている。このためヒートパイプ２８は筐体１２の中央付近にあるＣＰＵ２５ａから第１ヒートシンク３０に向かう際、第２接続部２８ｃと第１接続部２８ｂとの間で略９０度屈曲させる必要がある。つまり第２接続部２８ｃをファン筐体４０に重ねない場合、第２接続部２８ｃの下（Ｚ１側）にはデッドスペースを生じる。冷却モジュール２４は、このようなヒートパイプ２８の下のデッドスペースを利用して、ヒートパイプ２８と第２ヒートシンク５４とを熱交換させる構成としている。このため冷却モジュール２４は筐体１２内での占有スペースを実質的に増加させることなく、その冷却能力を高めることが可能となっている。第２ヒートシンク５４と第２接続部２８ｃとの接続構造は、第１接続部２８ｂと第２接続部２８ｃとの間が屈曲しないヒートパイプ２８に対しても利用可能であることは言うまでもない。

【0055】

仕切り壁５２ａは、第２ヒートシンク５４のフィン５４ａで形成することができる。そうするとファン筐体４０内に仕切り壁５２ａを別途設ける必要がなく、部品コストが低下し、ファン３２の製造効率が向上する。

【0056】

図８は、第１変形例に係る冷却モジュール２４Ａのファン３２及びその周辺部での模式的な平面断面図である。図８において、図１～図７に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとして詳細な説明を省略し、以下同様とする。

【0057】

図８に示す冷却モジュール２４Ａは、メイン流路５１とサブ流路５２とを仕切る仕切り壁５２ａをカバープレート５０の内面５０ｂに形成している点が、上記した冷却モジュール２４と異なる。すなわち仕切り壁５２ａは第２ヒートシンク５４のフィン５４ａとは別の部材で構成することもできる。冷却モジュール２４Ａの仕切り壁５２ａは、例えばステンレス、アルミニウム又は銅のような金属製のプレートで形成され、カバープレート５０の内面５０ｂに固定することができる。このように冷却モジュール２４Ａは、仕切り壁５２ａを第２ヒートシンク５４とは別体に構成している。これにより冷却モジュール２４Ａは、例えば２枚のフィン５４ａの全ての表面をサブ流路５２内に配置して空気Ａ２との熱交換に利用でき、第２ヒートシンク５４での熱交換効率が向上する。

【0058】

上記した冷却モジュール２４（２４Ａ）では、第２ヒートシンク５４は金属製のカバープレート５０の内面５０ｂにはんだ付け等で固定することができる。ヒートパイプ２８の第２接続部２８ｃは、カバープレートの外面（端面４０ｃ）にはんだ付け等で固定することができる。これにより第２ヒートシンク５４はヒートパイプ２８の熱を一層効率よく受け取ることができる。

【0059】

図９は、第２変形例に係る冷却モジュール２４Ｂのファン３２及びその周辺部での分解斜視図である。

【0060】

図９に示す冷却モジュール２４Ｂのように、ファン３２は、例えばカバープレート５０の段差部５０ａを構成する部分をカットし、この部分をヒートパイプ２８で塞いだ構成である。つまり冷却モジュール２４Ｂは、サブ流路５２の一面（Ｚ２側開口）をヒートパイプ２８で閉じている。この場合、第２ヒートシンク５４はヒートパイプ２８の表面にはんだ付け等で固定することができる。そうすると第２ヒートシンク５４がヒートパイプ２８の熱を直接的に受け取ることができ、相互間での熱伝達効率が一層向上する。冷却モジュール２４Ｂは、カバープレート５０の一部をヒートパイプ２８で代替することで、ヒートパイプ２８をファン筐体４０に重ねた部分の厚みも抑制できる。一方、上記した冷却モジュール２４（２４Ａ）はカバープレート５０でサブ流路５２の一面を閉じているため、サブ流路５２の気密性を確保し易く、製造効率も高いという利点がある。

【0061】

図１０は、第３変形例に係る冷却モジュール２４Ｃのファン３２及びその周辺部での模式的な平面断面図である。

【0062】

上記した冷却モジュール２４（２４Ａ，２４Ｂ）は、メイン流路５１の再下流である吐出口４２の少し上流側にサブ流路５２の分岐口５２ｂを設けている。これに対して、図１０に示す冷却モジュール２４Ｃは、メイン流路５１の最上流付近にサブ流路５２の分岐口５２ｂを設けた構成である。冷却モジュール２４Ｃのサブ流路５２は、冷却モジュール２４等のサブ流路５２と比べて、インペラ４１の回転方向に対して略１８０度反対側にある。冷却モジュール２４Ｃの仕切り壁５２ａは、吐出口４２からメイン流路５１での空気Ａ１の流通方向（略Ｘ２方向）に向かって突出するように設けられている。

【0063】

このような冷却モジュール２４Ｃにおいても、メイン流路５１を流れる空気Ａ１で第１ヒートシンク３０を冷却し、サブ流路５２を流れる空気Ａ２で第２ヒートシンク５４を冷却することができる。このため冷却モジュール２４は冷却性能が向上し、電子機器１０のパフォーマンスも向上できる。

【0064】

冷却モジュール２４Ｃでは、仕切り壁５２ａの基端にメイン流路５１に向かって張り出す舌部（第１舌部）５６が設けられている。冷却モジュール２４Ｃは、さらに舌部５６と分岐口５２ｂを挟んで反対側に位置し、側壁部材４８の内周面からメイン流路に張り出すように設けられた舌部（第２舌部）５７を有することができる。舌部５６は、図７に示す舌部４８ａと同様にメイン流路５１の最上流を示し、空気Ａ１の圧縮を開始するためのインペラ４１の周りの隙間を詰める部材である。一方、舌部５７は、通風抵抗が大きいサブ流路５２の分岐口５２ｂに空気Ａ１をより確実に導入するための部材である。舌部５７は省略されてもよい。

【0065】

なお、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。

【符号の説明】

【0066】

１０ 電子機器
１２ 筐体
２０Ａ，４９，５０ カバープレート
２４，２４Ａ～２４Ｃ 冷却モジュール
２５ マザーボード
２５ａ ＣＰＵ
２８ ヒートパイプ
３０ 第１ヒートシンク
３０ａ，５４ａ フィン
３２ ファン
４０ ファン筐体
４１ インペラ
４２ 吐出口
４８ａ，５６，５７ 舌部
５１ メイン流路
５２ サブ流路
５２ａ 仕切り壁
５２ｂ 分岐口
５４ 第２ヒートシンク

【要約】

【課題】冷却性能を向上する。
【解決手段】冷却モジュールは、電子機器に搭載される冷却モジュールであって、ヒートパイプと、相互間に空気が流通する複数の第１フィンを有し、前記ヒートパイプと接続された第１ヒートシンクと、吐出口を有し、前記吐出口が前記第１ヒートシンクに対向配置されたファンと、を備え、前記ファンは、一側面に前記吐出口が設けられたファン筐体と、前記ファン筐体内で回転するインペラと、前記ファン筐体内で前記インペラの周囲に設けられたメイン流路と、前記ファン筐体内で前記メイン流路から分岐し、前記メイン流路との間が仕切り壁で仕切られたサブ流路と、前記サブ流路に設けられ、前記ヒートパイプの前記第１ヒートシンクに対する第１接続部とは異なる位置に対して熱的に接続された第２ヒートシンクと、を有する。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】