JP2001177030A - 放熱装置及び放熱装置を有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化及び薄型化を図れるとともに放熱効果
を高めることができる放熱装置及び放熱装置を有する電
子機器を提供すること。 【解決手段】 電子素子から発生する熱を放出するため
の放熱装置３０であり、熱を放出するためのヒートシン
ク４０と、ヒートシンク４０に空気の移動を与える空気
移動部６０と、電子素子側に接する段差部分を有し、ヒ
ートシンク４０に接しており電子素子が発生する熱をヒ
ートシンク４０側に直接伝達するためのヒートパイプ５
０と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器等に用い
られている電子素子から発生する熱を放出するための放
熱装置及び放熱装置を有する電子機器に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子機器として、たとえば携帯型のコン
ピュータや携帯型の情報端末等が登場してきている。こ
の種の電子機器は小型化及び薄型化の要求により、電子
機器の筐体の厚みは薄くなっておりしかも小型になって
いる。このことから筐体の中に収容される回路基板及び
電子素子の収容にはかなり工夫を必要とする。筐体の中
に収容されている電子素子として、たとえばＣＰＵ（中
央処理装置）は、動作時にかなりの発熱をするのである
が、電子素子から発生する熱は直接ヒートシンクに伝達
する構造になっている。ヒートシンクに伝達された熱
は、電子素子からかなり離れた位置にあるヒートパイプ
側に伝えられるとともに、ヒートパイプに伝わった熱は
ファンが発生する風により筐体の外部に排出される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の電子
機器における放熱構造では、発熱する電子素子とヒート
パイプの間に距離がかなりあるので、放熱効果を得にく
く、特に薄型のノート型のパーソナルコンピュータのよ
うな電子機器ではこの放熱効果を得るのは難しい。そこ
で本発明は上記課題を解消し、小型化及び薄型化を図れ
るとともに放熱効果を高めることができる放熱装置及び
放熱装置を有する電子機器を提供することを目的として
いる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電子
素子から発生する熱を放出するための放熱装置であり、
熱を放出するためのヒートシンクと、前記ヒートシン
クに空気の移動を与える空気移動部と、前記電子素子側
に接する段差部分を有し、前記ヒートシンクに接してお
り前記電子素子が発生する熱を前記ヒートシンク側に直
接伝達するためのヒートパイプと、を備えることを特徴
とする放熱装置である。請求項１では、ヒートシンクは
熱を放出するものである。空気移動部は、ヒートシンク
に空気の移動を与える。ヒートパイプは、電子素子に対
応する部分に段差部分を有している。そして、ヒートパ
イプはヒートシンクに接しており電子素子が発生する熱
をヒートシンク側に直接伝達するようになっている。こ
のことから、ヒートパイプの段差部分を設けることで、
ヒートパイプは電子素子を避けるようにして配置するこ
とができ、電子素子があってもヒートパイプを電子素子
に近接させた状態で放熱装置の薄型化を図ることができ
る。しかもヒートパイプは、ヒートシンクに接している
とともに電子素子側に接する段差部分を有しているの
で、電子素子の発生する熱は、ヒートパイプ及びヒート
シンクに直接伝達することができる。このことから電子
素子の熱の放熱効率を高めることができる。ヒートシン
クに伝わった熱は、空気移動部による空気の移動により
たとえば外部に排出することができる。

【０００５】請求項２の発明は、請求項１に記載の放熱
装置において、前記電子素子は、熱伝達素子を介して前
記ヒートパイプの前記段差部分に圧着されている。請求
項２では、電子素子が発生する熱は、熱伝達素子を通じ
てヒートパイプの段差部分に伝達される。

【０００６】請求項３の発明は、請求項１に記載の放熱
装置において、前記段差部分は、前記電子素子と前記電
子素子が配置されている基板に対応して複数段部を有し
ている。請求項３では、電子素子や電子素子が配置され
ている基板に対応して段差部分が複数段部を有している
ことから、電子素子や基板があっても放熱装置の薄型化
を図ることができる。

【０００７】請求項４の発明は、請求項２に記載の放熱
装置において、前記ヒートパイプの前記段差部分と前記
ヒートシンクがともに前記熱伝達素子に圧着されてい
る。請求項４では、ヒートパイプの段差部分とヒートシ
ンクがともに熱伝達素子に圧着されていることにより、
電子素子が発生する熱は、ヒートパイプの段差部分及び
ヒートシンクに同時に伝達することができる。

【０００８】請求項５の発明は、請求項２に記載の放熱
装置において、前記段差部分は、前記熱伝達素子を覆う
ような凹部形状である。請求項５では、段差部分が、熱
伝達素子を覆うような凹部形状になっている。

【０００９】請求項６の発明は、電子素子から発生する
熱を放出するための放熱装置を有する電子機器であり、
前記放熱素子は、熱を放出するためのヒートシンクと、
前記ヒートシンクに空気の移動を与える空気移動部と、
前記電子素子に対応する部分に段差部分を有し、前記ヒ
ートシンクに接しており前記電子素子が発生する熱を前
記ヒートシンク側に直接伝達するためのヒートパイプ
と、を備えることを特徴とする放熱装置を有する電子機
器である。請求項６では、ヒートシンクは熱を放出する
ものである。空気移動部は、ヒートシンクに空気の移動
を与える。ヒートパイプは、電子素子に対応する部分に
段差部分を有している。そして、ヒートパイプはヒート
シンクに接しており電子素子が発生する熱をヒートシン
ク側に直接伝達するようになっている。このことから、
ヒートパイプの段差部分を設けることで、ヒートパイプ
は電子素子を避けるようにして配置することができ、電
子素子があってもヒートパイプを電子素子に近接させた
状態で放熱装置の薄型化を図ることができる。しかもヒ
ートパイプは、ヒートシンクに接しているとともに電子
素子側に接する段差部分を有しているので、電子素子の
発生する熱は、ヒートパイプ及びヒートシンクに直接伝
達することができる。このことから電子素子の熱の放熱
効率を高めることができる。ヒートシンクに伝わった熱
は、空気移動部による空気の移動によりたとえば外部に
排出することができる。

【００１０】請求項７の発明は、請求項６に記載の放熱
装置を有する電子機器において、前記電子素子は、熱伝
達素子を介して前記ヒートパイプの前記段差部分に圧着
されている。請求項７では、電子素子が発生する熱は、
熱伝達素子を通じてヒートパイプの段差部分に伝達され
る。

【００１１】請求項８の発明は、請求項６に記載の放熱
装置を有する電子機器において、前記段差部分は、前記
電子素子と前記電子素子が配置されている基板に対応し
て複数段部を有している。請求項８では、電子素子や電
子素子が配置されている基板に対応して段差部分が複数
段部を有していることから、電子素子や基板があっても
放熱装置の薄型化を図ることができる。

【００１２】請求項９の発明は、請求項７に記載の放熱
装置を有する電子機器において、前記ヒートパイプの前
記段差部分と前記ヒートシンクがともに前記熱伝達素子
に圧着されている。請求項９では、ヒートパイプの段差
部分とヒートシンクがともに熱伝達素子に圧着されてい
ることにより、電子素子が発生する熱は、ヒートパイプ
の段差部分及びヒートシンクに同時に伝達することがで
きる。

【００１３】請求項１０の発明は、請求項７に記載の放
熱装置を有する電子機器において、前記段差部分は、前
記熱伝達素子を覆うような凹部形状である。請求項１０
では、段差部分が、熱伝達素子を覆うような凹部形状に
なっている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００１５】図１は、本発明の放熱装置を有する電子機
器の好ましい実施の形態を示している。この電子機器１
０は、いわゆる携帯型のパーソナルコンピュータであ
る。電子機器１０は、本体１２と表示部１４を有してい
る。表示部１４は、たとえば液晶表示装置を使用するこ
とができる。本体１２と表示部１４は、ヒンジ１８によ
り連結されており、表示部１４は本体１２に対して開閉
することができる。本体１２は、キーボードのような入
力装置１６と筐体２０を有している。入力装置１６は複
数のキー１９等を有している。

【００１６】図１の筐体２０の中には、本発明の実施の
形態の放熱装置３０やその他回路基板等が内蔵されてい
る。図２は、図１の放熱装置３０の好ましい実施の形態
を示す図である。図１と図２において筐体２０の一部分
にははき出し口３２を有している。このはき出し口３２
に対応して、放熱装置３０が配置されている。放熱装置
３０は、概略的にはヒートシンク４０、ヒートパイプ５
０、空気移動部６０等を有している。ヒートシンク４０
は、図１の筐体２０の中に固定されているたとえば長方
形状の金属板である。このヒートシンク４０は、たとえ
ば銅やアルミニウムにより作ることができるが、放熱性
の高い材料であれば特にこだわらない。ヒートシンク４
０の一部分は、回路基板側の発熱素子の一例であるＣＰ
Ｕ（中央処理装置）７０が位置している。

【００１７】ヒートパイプ５０は、ヒートシンク４０に
対して密着しており、ヒートパイプ５０の一端部５０Ａ
はＣＰＵ７０側に位置しており、ヒートパイプ５０は屈
曲部及び１／４円周部５０Ｃ，５０Ｄ及び他端部５０Ｅ
を有している。他端部５０Ｅは、はき出し口３２側に位
置している。ヒートシンク４０の中間位置であって、は
き出し口３２に近い位置には、穴４２を有している。こ
の穴４２に対面する位置には、空気移動部６０のファン
８０が配置されている。このファン８０はモータ８２に
より連続回転できるようになっている。

【００１８】図３は、図２の放熱装置３０を反対の面か
ら見た図である。図４は、図２の放熱装置３０の断面構
造例を示している。筐体２０内の空気は、図２のファン
８０を回転することで、Ｒ１方向から取入口８４に入り
込んで、空気流路８６を経て、排出口８８からＲ２の方
向に排出される。この排出口８８は筐体２０のはき出し
口３２に対応した位置にある。ヒートパイプ５０はヒー
トシンク４０に直接接している。ヒートパイプ５０の断
面形状は、たとえば図４に示すようにほぼ長方形状のも
のである。

【００１９】図５は、図２のＡ−Ａ線における断面構造
例を示している。入力装置１６は、いわゆるキーボード
であるが、この入力装置１６と筐体の下部２１の間に
は、筐体２０の空間部９７が形成されている。この空間
部９７の中には、ヒートシンク４０、ヒートパイプ５
０、熱伝達素子９５、ＣＰＵ７０、メイン回路基板９０
等が収容されている。ヒートシンク４０の上面部はヒー
トパイプ５０に対して密着している。メイン回路基板９
０は筐体の下部２１に対して所定の隙間９９を置いて配
置されている。このメイン回路基板９０には発熱する電
子素子としてのＣＰＵ７０が搭載されている。このＣＰ
Ｕ７０の上には、さらに熱伝達素子９５が密着して配置
されている。この熱伝達素子９５は、たとえばシリコン
ゴム、窒化ホウ素入りシリコンゴム、アルミナ入りシリ
コンゴム、酸化マグネシウム入りシリコンゴムである。

【００２０】ヒートパイプ５０は、この熱伝達素子９５
及びＣＰＵ７０を避けて配置するために、ヒートパイプ
５０の一端部５０Ａには段差部分１００が形成されてい
る。この段差部分１００は、第１段部１０２と第２段部
１０４を有している。第１段部１０２は熱伝達素子９５
とＣＰＵ７０の部分を避けるようにして形成されてお
り、第１段部１０２は熱伝達素子９５に直接圧着されて
いる。第２段部１０４はメイン回路基板９０を避けるた
めに形成されているが、メイン回路基板９０には接触し
ていない。

【００２１】このようにヒートパイプ５０の一端部５０
Ａに段差部分１００が形成されていることから、ヒート
シンク４０、ヒートパイプ５０、熱伝達素子９５、ＣＰ
Ｕ７０及びメイン回路基板９０から構成される構造体
は、空間部９７において、隙間９９と隙間１０６を開け
て配置することができる。隙間１０６は入力装置１０６
とヒートシンク４０の間に形成され、隙間９９はメイン
回路基板９０とヒートパイプ５０側と、筐体の下部２１
の内面の間に形成されている。このヒートシンク４０か
らメイン回路基板９０までを含む構造体は、ほぼ均一な
幅Ｌに設定することができ、この均一な幅Ｌは、筐体２
０の薄型化及び小型化に合わせて設定されるものであ
る。

【００２２】次に、図２と図５を参照して、放熱装置３
０の放熱動作について説明する。図１の電子機器１０の
表示部１４が本体１２側から開かれて、電子機器１０を
動作させると、図２のモータ８２がファン８０を回転さ
せる。図５のメイン回路基板９０のＣＰＵ７０が作動し
て発熱すると、ＣＰＵ７０が発生する熱は熱伝達素子９
５を介してヒートパイプ５０に直接伝達される。ヒート
パイプ５０に伝達された熱は、ヒートシンク４０に伝達
される。ヒートシンク４０に伝達された熱及びヒートパ
イプ５０に伝達された熱は、図２のファン８０が回転す
ることにより生ずる空気の流れにより、筐体２０の外部
に放出される。すなわち、図４において、空気がＲ１方
向からヒートシンク４０の空気の取入口８４に流入して
空気流路８６を通り排出口８８からＲ２の方向に放出さ
れる。これにより、ヒートパイプ５０及びヒートシンク
４０に蓄積された熱は、空気の流れにより筐体２０のは
き出し口３２から外部へＲ２の方向に排出される。

【００２３】以上説明したように、図５に示すように、
段差部分１００を設けることで、メイン回路基板９０や
ＣＰＵ７０をさけることができ、放熱装置３０の構造の
薄型化及び小型化を図りながら、ＣＰＵ７０が発生する
熱はヒートパイプ５０及びヒートシンク４０に直接伝達
できるので、放熱効率を高めることができる。また図５
に示す筐体の下部２１とメイン回路基板９０及びヒート
パイプ５０の間に隙間９９を設けることにより、ヒート
パイプ５０から筐体の下部２１に直接熱が伝わらず筐体
が加熱されず、しかも空気の流れを隙間９９で作ること
ができるので、ヒートパイプ５０の放熱性を高めること
ができる。同様にして入力装置１６とヒートシンク４０
の間に隙間１０６を設けることにより、空気の流れを隙
間１０６に作ることができるので、ヒートシンク４０及
びヒートパイプ５０の放熱性を高めることができる。

【００２４】図６は、本発明の別の実施の形態を示して
いる。図６の実施の形態では、熱伝達素子９５に対して
ヒートパイプ５０の段差部分１００及びヒートシンク４
０の両方が直接圧着されている。これにより、ＣＰＵ７
０の熱は、熱伝達素子９５を通じてヒートパイプ５０及
びヒートシンク４０に効率よく伝達することができる。
ヒートパイプ５０は、ヒートシンク４０の段部４１には
め込まれている。このことから、ヒートシンク及びヒー
トパイプの小型化を図ることができる。

【００２５】図７はヒートパイプ５０の別の配置例を示
している。ヒートパイプ５０の段差部分１００にはＣＰ
Ｕ７０及び熱伝達素子９５の一部分が直接接触してい
る。図８の実施の形態では、ヒートパイプ５０の段差部
分１００がＣＰＵ７０及び熱伝達素子９５の上部を覆っ
た形で直接接触している。図９の実施の形態では、図８
の実施の形態と同様にヒートパイプ５０の段差部分１０
０がＣＰＵ７０及び熱伝達素子９５の上部を覆うように
して直接接触している。しかしこの段差部分１００は、
ヒートパイプ５０の一端部５０Ａ側に開放している。図
１０は、図８あるいは図９の実施の形態におけるＣ−Ｃ
線あるいはＤ−Ｄ線における断面構造例を示している。
回路基板９０の上に搭載されたＣＰＵ７０及び熱伝達素
子９５は、ヒートパイプ５０の段差部分１００により上
から覆い被さるように直接接触している。この段差部分
１００は断面で見て凹部形状になっている。

【００２６】図１１は、本発明の実施の形態で使用され
ているヒートパイプの動作例を示しており、ヒートパイ
プ５０は、容器１４０を有している。この容器１４０の
中には作動液１６０が収容されている。この作動液１６
０は、加熱部１７０において加熱されると蒸気流１８０
となって冷却部１９０側に移動する。加熱部１７０は、
たとえば図５の例ではヒートパイプ５０の一端部５０Ａ
である。容器１４０は密封された容器であり、通常は金
属パイプを用いていて、その内部は真空になっている。
作動液としては純水やフロン等の液体である。作動液１
６０は加熱部１７０で加熱され、容器１４０の他端部が
冷却部１９０になっていると、容器１４０の中の作動液
１６０は、沸騰、蒸気流１８０の移動、凝縮及び還流の
サイクルを生じて、潜熱のやり取りを通じて熱が移送さ
れる。

【００２７】図１２はヒートパイプ５０の製造工程例を
示している。ヒートパイプ５０の容器１４０内における
作動液１６０の還流は、重力と内面ウイック（溝やメッ
シュ等）の毛細管力によって行われるものである。まず
パイプが容易される。このパイプはたとえば銅やアルミ
ニウムにより作られている。パイプは図１２に示すよう
に定尺に切断された後に洗浄及び乾燥処理が行われてパ
イプの両端末が加工される。そしてパイプの片端が溶接
された後にパイプの内面処理が行われて、作動液が封入
される。そしてパイプは加熱及び脱気及び封止処理が行
われる。そして作動液の封入量がチェックされる。上述
した工程において、たとえば容器加工の段階において、
たとえば図５に示すような段差部分１００がヒートパイ
プ５０に加圧成形される。

【００２８】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では放熱装置が
装着される電子機器として、携帯型のパーソナルコンピ
ュータの例を示しているが、これに限らず携帯型の情報
端末や、ゲーム機器、電話、ビデオカメラ等を含むもの
である。またヒートパイプとヒートシンクの両方または
一方に対して、発熱する電子素子が熱伝達素子を介さず
に直接接触しても構わない。尚、熱伝達素子を介在する
理由としては、密着性を上げて熱伝達効率を高めるため
である。また発熱する電子素子としては、ＣＰＵに限ら
ず、パワートランジスタやモータのドライバーＩＣ等に
も適用できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型化及び薄型化を図れるとともに放熱効果を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放熱装置を有する電子機器の実施の形
態を示す斜視図。

【図２】図１の電子機器に内蔵されている放熱装置の例
を示す平面図。

【図３】図２の放熱装置を裏側から見た図。

【図４】放熱装置の空気流路等を示す断面図。

【図５】図２のＡ−Ａ線における断面図。

【図６】本発明の別の実施の形態を示す断面図。

【図７】本発明の別の実施の形態を示す平面図。

【図８】本発明のさらに別の実施の形態を示す平面図。

【図９】本発明のさらに別の実施の形態を示す平面図。

【図１０】図８あるいは図９のＣ−Ｃ線あるいはＤ−Ｄ
線におけるヒートパイプの断面構造例を示す図。

【図１１】ヒートパイプの動作原理の例を示す図。

【図１２】ヒートパイプの製造工程例を示す図。

【符号の説明】

１０・・・電子機器、２０・・・筐体、３０・・・放熱
装置、４０・・・ヒートシンク、５０・・・ヒートパイ
プ、６０・・・空気移動部、７０・・・ＣＰＵ（発熱す
る電子素子）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子素子から発生する熱を放出するため
   の放熱装置であり、 熱を放出するためのヒートシンクと、 前記ヒートシンクに空気の移動を与える空気移動部と、 前記電子素子側に接する段差部分を有し、前記ヒートシ
   ンクに接しており前記電子素子が発生する熱を前記ヒー
   トシンク側に直接伝達するためのヒートパイプと、を備
   えることを特徴とする放熱装置。
2. 【請求項２】 前記電子素子は、熱伝達素子を介して前
   記ヒートパイプの前記段差部分に圧着されている請求項
   １に記載の放熱装置。
3. 【請求項３】 前記段差部分は、前記電子素子と前記電
   子素子が配置されている基板に対応して複数段部を有し
   ている請求項１に記載の放熱装置。
4. 【請求項４】 前記ヒートパイプの前記段差部分と前記
   ヒートシンクがともに前記熱伝達素子に圧着されている
   請求項２に記載の放熱装置。
5. 【請求項５】 前記段差部分は、前記熱伝達素子を覆う
   ような凹部形状である請求項２に記載の放熱装置。
6. 【請求項６】 電子素子から発生する熱を放出するため
   の放熱装置を有する電子機器であり、 前記放熱素子は、 熱を放出するためのヒートシンクと、 前記ヒートシンクに空気の移動を与える空気移動部と、 前記電子素子に対応する部分に段差部分を有し、前記ヒ
   ートシンクに接しており前記電子素子が発生する熱を前
   記ヒートシンク側に直接伝達するためのヒートパイプ
   と、を備えることを特徴とする放熱装置を有する電子機
   器。
7. 【請求項７】 前記電子素子は、熱伝達素子を介して前
   記ヒートパイプの前記段差部分に圧着されている請求項
   ６に記載の放熱装置を有する電子機器。
8. 【請求項８】 前記段差部分は、前記電子素子と前記電
   子素子が配置されている基板に対応して複数段部を有し
   ている請求項６に記載の放熱装置を有する電子機器。
9. 【請求項９】 前記ヒートパイプの前記段差部分と前記
   ヒートシンクがともに前記熱伝達素子に圧着されている
   請求項７に記載の放熱装置を有する電子機器。
10. 【請求項１０】 前記段差部分は、前記熱伝達素子を覆
    うような凹部形状である請求項７に記載の放熱装置を有
    する電子機器。