JP2000022369A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書

【発明の名称】 電子機器用放熱装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】 電子機器に設けられ、かつ電子機器のハウジング内に配された電子部品から発せられる熱をハウジング外に放熱する放熱装置であって、
ハウジング内に配置された水平板状ヒートパイプと、ヒートパイプの片面の一部分に取付けられた放熱フィンとを備えており、ヒートパイプが、平らな上下壁および上下壁の周縁にまたがる周壁よりなるコンテナを有し、ハウジングの周壁における放熱フィンの近傍に放熱用開口が形成されて、放熱フィンが放熱用開口に臨まされている電子機器用放熱器。
【請求項２】 ハウジング内の空気を、放熱フィンに通した後放熱用開口からハウジング外に送り出すファンを備えている請求項１記載の電子機器用放熱器。
【請求項３】 ヒートパイプのコンテナ内に、インナーフィンが配置されている請求項１または２記載の電子機器用放熱装置。
【請求項４】 ヒートパイプのコンテナが、上壁を形成する金属製上板と、下壁を形成する金属製下板と、上下両板の周縁間に配置されて上下両板に接合されかつ周壁を形成する金属製額縁状スペーサとよりなる請求項１、２または３記載の電子機器用放熱装置。
【請求項５】 ヒートパイプのコンテナが、上壁形成部を有する金属製板状上構成部材および下壁形成部を有する金属製板状下構成部材により形成され、コンテナの周壁が、上構成部材の周縁に下方隆起状に一体成形されて下構成部材に接合された下方突出壁および下構成部材の周縁に上方隆起状に一体成形されて上構成部材に接合された上方突出壁のうちの少なくともいずれか一方よりなる請求項１、２または３記載の電子機器用放熱装置。
【請求項６】 水平板状ヒートパイプが、ハウジング内のキーボードとサーキットボードとの間の部分に配置されている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の電子機器用放熱装置。
【請求項７】 放熱フィンが、波頭部および波底部が前後方向に伸びるように配置されたコルゲートフィンからなり、放熱フィンが、コンテナの下壁に固着されかつ前後両端が開口したカバーにより水平板状ヒートパイプの下面に取付けられ、放熱フィンの波頭部が水平板状ヒートパイプのコンテナの下壁に接触させられている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の電子機器用放熱装置。
【請求項８】 ハウジングに吸気口が形成され、水平板状ヒートパイプの下面に、吸気口から吸い込まれたハウジング外の空気を放熱フィンに導くダクトが、カバーの前端に連なって設けられている請求項７記載の電子機器用放熱装置。
【請求項９】 請求項１〜８のうちのいずれかに記載された電子機器用放熱装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電子機器、特に好ましくは携帯型電子機器に用いられ、かつ電子機器のハウジング内に配された電子部品から発せられる熱をハウジング外に放熱する放熱装置に関する。
【０００２】
なお、この明細書において、図２の左右を左右といい、同図の下側を前、これと反対側を後というものとする。
【０００３】
【従来の技術】
たとえば、ノートブック型パーソナルコンピュータ、ラップトップ型パーソナルコンピュータまたはその他の携帯型コンピュータデバイス等の携帯型電子機器においては、その構成要素である中央演算処理装置（ＣＰＵ）のような電子部品から発せられる熱をハウジングの外部に放熱する必要がある。
【０００４】
たとえば、ノートブック型パーソナルコンピュータは、一般的に、キーボードを有する薄型のハウジングと、ハウジングに対して開閉自在に設けられたディスプレイ装置とを備えている。ハウジング内には、サーキットボードと、サーキットボードに搭載されたＣＰＵとを備えている。
【０００５】
上述したノートブック型パーソナルコンピュータのＣＰＵからの放熱装置として、本出願人は、先に、互いに圧着された２枚の金属板で形成され、かつ両金属板間に所要パターンの中空状作動液封入部が形成されるとともに作動液封入部内への作動液の封入によりヒートパイプ部が設けられている水平状金属基板がハウジング内に配置され、ヒートパイプ部が電子部品から発せられる熱を受ける受熱部を備えている装置を提案した（特開平１０−１２２７７４号公報参照）。
【０００６】
このような放熱装置では、ＣＰＵ等の発熱電子部品が金属基板のヒートパイプ部の受熱部に接触させられるようになっている。発熱電子部品から発せられた熱はヒートパイプ部の受熱部に伝わり、この熱によりヒートパイプ部の受熱部に溜まっていた作動液が加熱されて蒸発し、発生したガス状作動液がヒートパイプ部内を受熱部から遠ざかるように流れ、金属基板を介してハウジング内の空気に放熱する。そして、ハウジング内の加熱された空気の有する熱は、キーボードを介してハウジング外に放熱されるようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、携帯型電子機器の分野では、最近、多機能化や処理速度の高速化が著しく、その結果ＣＰＵ等の発熱電子部品の出力が増大し、発熱量が著しく増加している。そのため、上述した従来の放熱装置では、ハウジング外部への放熱性能が十分ではなくなってきている。
【０００８】
この発明の目的は、上記問題を解決し、従来の放熱装置に比べてハウジング外部への放熱性能が一層優れた電子機器用放熱装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と発明の効果】
請求項１の発明による電子機器用放熱装置は、電子機器に設けられ、かつ電子機器のハウジング内に配された電子部品から発せられる熱をハウジング外に放熱する放熱装置であって、ハウジング内に配置された水平板状ヒートパイプと、ヒートパイプの片面の一部分に取付けられた放熱フィンとを備えており、ヒートパイプが、平らな上下壁および上下壁の周縁にまたがる周壁よりなるコンテナを有し、ハウジングの周壁における放熱フィンの近傍に放熱用開口が形成されて、放熱フィンが放熱用開口に臨まされているものである。
【００１０】
請求項１の発明による電子機器用放熱装置においては、ＣＰＵ等の発熱電子部品は、ヒートパイプにおける放熱フィンが取付けられた部分から所定距離離れた受熱部に接触させられる。発熱電子部品から発せられる熱は、ヒートパイプに伝わり、この熱によりヒートパイプの電子部品が接触させられた受熱部に溜まっていた作動液が加熱されて蒸発し、発生したガス状作動液がヒートパイプ内を受熱部から遠ざかるように流れ、ヒートパイプのコンテナ壁を介してハウジング内の空気に放熱して再液化する。このとき、ヒートパイプが水平板状であるから、ヒートパイプの全面から放熱する。ハウジング内の加熱された空気の有する熱はキーボードを介してハウジング外の空気に放熱される。ヒートパイプの放熱フィンが取付けられている部分に流れたガス状作動液は、ヒートパイプのコンテナ壁および放熱フィンを介してハウジング内の空気に放熱して再液化する。そのため、ハウジング内の空気への伝熱面積が増大する。しかも、放熱フィンは放熱用開口に臨んでいるので、この開口を通して直接ハウジング外の空気に放熱する。その結果、放熱フィンが取付けられた部分では、他の部分に比較して放熱効率が良くなる。再液化した作動液は受熱部に戻る。ヒートパイプの受熱部を除く部分にもともと溜まっていた作動液は、受熱部に流れる。このような動作を繰返し、電子部品から発せられる熱が放熱される。したがって、上述したハウジング内の空気にだけ放熱し、さらにキーボードを介してハウジング外に放熱する従来の放熱装置に比べて、放熱性能が向上する。また、ヒートパイプは水平板状であり、その上下両面は平坦面となっているので、発熱電子部品をヒートパイプの上下両面のうちのいずれかの面における任意の位置に接触させることができ、発熱電子部品のヒートパイプへの接触位置の自由度が大きくなる。
【００１１】
請求項２の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１の発明において、ハウジング内の空気を、放熱フィンに通した後放熱用開口からハウジング外に送り出すファンを備えているものである。この場合、ファンを作動させると、ハウジング内の加熱された空気は、放熱用開口を通ってハウジング外に送られるので、ハウジング内に熱がこもらず、放熱性能が一層向上する。しかも、空気が放熱フィンを通過するので、放熱フィンからの放熱効率が良くなる。
【００１２】
請求項３の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１または２の発明において、ヒートパイプのコンテナ内に、インナーフィンが配置されているものである。この場合、ヒートパイプのコンテナにおける作動液との伝熱面積が増大し、放熱効率が良くなる。
【００１３】
請求項４の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１、２または３の発明において、ヒートパイプのコンテナが、上壁を形成する金属製上板と、下壁を形成する金属製下板と、上下両板の周縁間に配置されて上下両板に接合されかつ周壁を形成する金属製額縁状スペーサとよりなるものである。
【００１４】
請求項５の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１、２または３の発明において、ヒートパイプのコンテナが、上壁形成部を有する金属製板状上構成部材および下壁形成部を有する金属製板状下構成部材により形成され、コンテナの周壁が、上構成部材の周縁に下方隆起状に一体成形されて下構成部材にろう付された下方突出壁および下構成部材の周縁に上方隆起状に一体成形されて上構成部材にろう付された上方突出壁のうちの少なくともいずれか一方よりなるものである。
【００１５】
請求項６の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１〜５のうちのいずれかの発明において、水平板状ヒートパイプが、ハウジング内のキーボードとサーキットボードとの間の部分に配置されているものである。
請求項７の発明による電子機器用放熱装置は、請求項１〜６のうちのいずれかの発明において、放熱フィンが、波頭部および波底部が前後方向に伸びるように配置されたコルゲートフィンからなり、放熱フィンが、コンテナの下壁に固着されかつ前後両端が開口したカバーにより水平板状ヒートパイプの下面に取付けられ、放熱フィンの波頭部が水平板状ヒートパイプのコンテナの下壁に接触させられているものである。
請求項８の発明による電子機器用放熱装置は、請求項７の発明において、ハウジングに吸気口が形成され、水平板状ヒートパイプの下面に、吸気口から吸い込まれたハウジング外の空気を放熱フィンに導くダクトが、カバーの前端に連なって設けられているものである。
請求項９の発明による電子機器は、請求項１〜８のうちのいずれかに記載された電子機器用放熱装置を備えたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、「アルミニウム」という語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
【００１７】
図１〜図３はこの発明による放熱装置を備えたノートブック型パーソナルコンピュータの全体構成を示し、図４および図５はその一部分を拡大して示す。
【００１８】
図１〜図３において、ノートブック型パーソナルコンピュータ(1)は、キーボード(2)を有する薄型のハウジング(3)と、ハウジング(3)に対して開閉自在に設けられたディスプレイ装置(4)とを備えている。そして、ハウジング(3)内にＣＰＵ(5)を搭載したサーキットボード(6)が配置されている。
【００１９】
ハウジング(3)内のキーボード(2)とサーキットボード(6)との間の部分に、水平板状ヒートパイプ(7)がキーボード(2)に接触した状態で、あるいはキーボード(2)との間に僅かな隙間をおいた状態で配置されている。ヒートパイプ(7)は左右方向に長い長方形状であり、キーボード(2)とほぼ同じ大きさである。ヒートパイプ(7)は、図４に示すように、平らな上下壁(8)(9)および上下壁(8)(9)の周縁にまたがる周壁(10)よりなるコンテナ(11)を有している。コンテナ(11)は、上壁(8)を形成するアルミニウム製上板(12)と、下壁(9)を形成するアルミニウム製下板(13)と、上下両板(12)(13)の周縁間に配置されて上下両板(12)(13)にろう付されかつ周壁(10)を形成するアルミニウム製額縁状スペーサ(14)とよりなる。コンテナ(11)内には、アルミニウム製コルゲート状フィンからなるインナーフィン(15)が配置されている。インナーフィン(15)はその波頭部および波底部が左右方向に伸びるように配されるとともに、上壁(8)および下壁(9)にろう付されている。そして、インナーフィン(15)により、コンテナ(11)内に左右方向に伸びる複数の作動液封入部(16)が並列状に形成されている。インナーフィン(15)の左右方向の長さは、コンテナ(11)の左右方向の長さよりも短く、コンテナ(11)内の左右両端部には、インナーフィン(15)の存在しない連通部(17)が設けられている。この連通部(17)は、全ての作動液封入部(16)を通じさせるためのものである。ヒートパイプ(7)の下面における中央部に、高熱伝導性エラストマー（図示略）を介してアルミニウム板(18)が取付けられている。そして、ヒートパイプ(7)のアルミニウム板(18)が取付けられた部分が、ＣＰＵ(5)から発せられる熱を受ける受熱部(19)となっている。
【００２０】
ヒートパイプ(7)下面の左端部における後部にアルミニウム製コルゲートフィンからなる放熱フィン(20)が取付けられている。図５に示すように、放熱フィン(20)は、その波頭部および波底部が前後方向に伸びるように配され、波頭部が高熱伝導性エラストマー（図示略）を介して下壁(9)の下面に接触させられており、下壁(9)に固着されたアルミニウム製カバー(21)によりヒートパイプ(7)に取付けられている。なお、放熱フィン(20)の波頭部が、下壁(9)の下面にろう付されていてもよい。カバー(21)は前方から見て略Ｕ字状で、その前後両端は開口している。カバー(21)の左右１対の垂直壁(21a)の上端には左右方向外方に突出した屈曲部(21b)が一体に形成され、この屈曲部(21b)が下壁(9)の下面に、接着剤、溶接、ろう付等により固着されている。なお、カバー(21)は機械的に下壁(9)に固着されていてもよい。また、放熱フィン(20)としては、ルーバ付きコルゲートフィンを用いてもよい。さらに、放熱フィン(20)としては、コルゲートフィンに代えて、他の形式のフィンを用いてもよい。
【００２１】
ノートブック型パーソナルコンピュータ(1)のハウジング(3)の後壁(3a)左端部に、放熱用開口(22)が形成されており、放熱フィン(20)の後端部は放熱用開口(22)に臨んでいる。また、ハウジング(3)内における放熱用開口(22)と放熱フィン(20)との間の部分に、回転軸線が前後方向を向いた軸流ファン(23)が配置され、ヒートパイプ(7)およびカバー(21)に取付けられている。軸流ファン(23)のケーシング(23a)の吸込側開口はカバー(21)内に連なっている。ハウジング(3)の左側壁(3b)前端部に、吸気口(24)が形成されている。軸流ファン(23)は、ハウジング(3)内の空気を、放熱フィン(20)に通した後放熱用開口(22)からハウジング(3)の外部に送り出すとともに、吸気口(24)からハウジング(3)外の空気を吸い込むためのものである。ハウジング(3)内の空気を、放熱フィン(20)に通した後放熱用開口(22)からハウジング(3)の外部に送り出すとともに、吸気口(24)からハウジング(3)外の空気を吸い込むためのファンとしては、軸流ファンに代えて、他の形式のファンを用いてもよい。
【００２２】
上記のノートブック型パーソナルコンピュータ(1)において、サーキットボード(6)の上面に搭載されたＣＰＵ(5)は、ヒートパイプ(7)の下面のアルミニウム板(18)に密接させられている。ＣＰＵ(5)から発せられる熱は、アルミニウム板(18)、高熱伝導性エラストマーおよびコンテナ(11)の下壁(9)を介してヒートパイプ(7)の受熱部(19)内の作動液に伝わり、この熱により加熱された作動液は、ここで蒸発し、ガス状作動液となる。ガス状作動液は、ヒートパイプ(7)内を右端に向かって流れ、コンテナ(11)の上壁(8)およびキーボード(2)を介してハウジング(3)外の空気に放熱するとともに、下壁(9)を介してハウジング(3)内の空気に放熱し、再液化する。再液化した作動液は、逆流して受熱部(19)に戻る。また、受熱部(19)で発生したガス状作動液は、ヒートパイプ(7)内を左端に向かって流れ、上壁(8)およびキーボード(2)を介してハウジング(3)外の空気に放熱するとともに、下壁(9)および放熱フィン(20)を介してハウジング(3)内の空気に放熱し、再液化する。再液化した作動液は受熱部(19)に戻る。また、もともとヒートパイプ(7)部の受熱部(19)を除いた部分に溜まっていた作動液は、受熱部(19)に流れる。このような動作を繰返すことによって、ＣＰＵ(5)から発せられた熱がハウジング(3)内の空気に放熱される。このとき、ファン(23)を作動させておき、ハウジング(3)内の加熱された空気を、放熱用開口(22)を通ってハウジング(3)外に吐出するとともに、ハウジング(3)外の空気を吸気口(24)を通ってハウジング(3)内に吸入するようにしておく。すると、ハウジング(3)内に熱がこもらず、しかもハウジング(3)外から吸入された低温の空気が放熱フィン(20)を通過するので、放熱フィン(21)からの放熱効率が良くなる。
【００２３】
図６はヒートパイプ(7)のコンテナ(11)の変形例を示す。
【００２４】
図６において、コンテナ(11)は、上壁(8)および周壁(10)を構成するアルミニウム製板状上構成部材(30)と、下壁(9)および周壁(10)を構成するアルミニウム製板状下構成部材(31)とにより形成されたものである。上構成部材(30)は、上壁形成部(32)と、上壁形成部(32)の周縁に下方隆起状に一体成形された下方突出壁(33)とよりなる。下方突出壁(33)の下端に外向きフランジ(34)が一体に形成されている。下構成部材(31)は、下壁形成部(35)と、下壁形成部(35)の周縁に上方隆起状に一体成形された上方突出壁(36)とよりなる。上方突出壁(36)の上端に外向きフランジ(37)が一体に形成されている。
【００２５】
そして、上構成部材(30)の外向きフランジ(34)と、下構成部材(31)の外向きフランジ(37)とが突き合わせ状態でろう付されることにより、コンテナ(11)が形成されている。
【００２６】
上記の実施形態においては、ハウジング(3)内のキーボード(2)とサーキットボード(6)との間の部分に水平板状ヒートパイプ(7)が配置され、サーキットボボード(6)の上面に搭載されたＣＰＵ(5)がヒートパイプ(7)の下面に接触させられているが、ＣＰＵ(5)がサーキットボード(6)の下面に搭載されている場合は、ヒートパイプ(7)がサーキットボード(6)の下方に配置され、ＣＰＵ(5)がヒートパイプ(7)の上面に接触させられる。
【００２７】
図７は、この発明による放熱装置の他の実施形態を示す。
【００２８】
図７において、カバー(21)の前端に連なって吸気口(24)から吸い込まれたハウジング(3)外の空気を放熱フィン(20)に導くダクト(40)が設けられている。ダクト(40)はカバー(21)と同じ断面形状であり、カバー(21)の前端に連なって前方に伸びかつ左方に屈曲させられて、その先端が吸気口(24)に臨ませられている。その他の構成は、図１〜図５に示す実施形態のものと同一であり、同一部分には同一の符号を付してある。
【００２９】
この実施形態の場合、ファン(23)を作動させると、ハウジング(3)外の低温の空気が吸気口(24)から吸い込まれ、この低温の空気がダクト(40)を通って放熱フィン(20)に導かれ、放熱フィン(20)から放熱された熱により加熱された空気が放熱用開口(22)からハウジング(3)外に吐出される。したがって、ヒートパイプ(7)内を左端部に向かって流れたガス状作動液からの放熱フィン(20)を介しての放熱性能が優れたものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明の実施形態の放熱装置を備えたノートブック型パーソナルコンピュータを示す斜視図である。
【図２】
この発明の実施形態の放熱装置を備えたノートブック型パーソナルコンピュータを示す水平断面図である。
【図３】
図２のIII−III線拡大断面図である。
【図４】
図２のIV−IV線拡大断面図である。
【図５】
図２のＶ−Ｖ線拡大断面図である。
【図６】
ヒートパイプのコンテナの変形例を示す図４相当の断面図である。
【図７】
この発明の他の実施形態の放熱装置を備えたノートブック型パーソナルコンピュータを示す一部切欠き部分水平断面図である。
【符号の説明】
(1)：ノートブック型パーソナルコンピュータ（電子機器）
(3)：ハウジング
(5)：ＣＰＵ（電子部品）
(7)：ヒートパイプ
(8)：上壁
(9)：下壁
(10)：周壁
(11)：コンテナ
(12)：上板
(13)：下板
(14)：スペーサ
(15)：インナーフィン
(20)：放熱フィン
(22)：放熱用開口
(23)：ファン
(30)：上構成部材
(31)：下構成部材
(32)：上壁形成部
(33)：下方突出壁
(35)：下壁形成部
(36)：上方突出壁