JP2002064167A

JP2002064167A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2002064167A
Application number: JP2000247470A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamamoto; 勝彦山本
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱体からヒートシンクに至る箇所の熱伝導
率を向上させ、優れた冷却性能を得る。【解決手段】発熱体31の受熱部材として、ヒートシン
ク１の材料よりも優れた熱伝導性を有する材料を使用す
る。この部材は、半田付けによりヒートシンク１の熱接
続部32に理想的に熱接続される。このため、発熱体31か
ら発生する熱が、ヒートシンク１の熱接続部32に速やか
に伝わる。そして、放熱フィン５の温度が素早く上昇
し、この放熱フィン５から熱が効率よく奪われて外部に
排出されるので、高い熱交換が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ファンの駆動部を
固定する固定部と、発熱体を冷却するための放熱部をヒ
ートシンクに備えた冷却装置に関し、特にヒートシンク
の冷却性能の改善を図った冷却装置に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】従来、例えばノート型
パソコンなどの薄型電子機器の筐体内には、マイクロプ
ロセッサユニットなどの発熱体が搭載されており、こう
した発熱体を冷却するために、ファンモータ付きヒート
シンクを備えた冷却装置が必要不可欠なものとなってい
る。しかし、こうした薄型電子機器に設けられる冷却装
置は、筐体内の限られた偏平スペースに取付けられる関
係上、様々な欠点を有していた。

【０００３】具体的には、筐体内のスペースは特に高さ
すなわち厚さ方向に寸法上の制限があり、こうした薄型
スペースの中にヒートシンクを収容しなければならない
ため、ヒートシンクの形状が複雑になるとともに、アル
ミダイカストなどの熱伝導率の低い材料でヒートシンク
を形成せざるを得なくなる。したがって、発熱体からの
熱がヒートシンクに効率よく伝わらず、放熱部から高い
熱交換を行なうことができない。

【０００４】また、上記アルミダイカストによる製造上
の制約で、ヒートシンクと一体に形成される放熱フィン
（放熱部）の断面形状が太くなるので、ファンから送り
出された空気が放熱フィンにぶつかって圧損が大きくな
り、ファンの排気効率を悪化させていた。

【０００５】さらに、発熱体と接続する銅板などの部材
を、熱伝導グリスやサーマルシートでヒートシンクの熱
接続部に熱接続する手法も知られているが、こうした熱
伝導グリスやサーマルシートは柔らかくて形状が保持さ
れにくいので、塗布面のむらによる熱接続抵抗のばらつ
きが大きく、熱伝導率が低下する。また、再現性に乏し
く、量産に向かないといった製造的な問題もある。

【０００６】本発明は上記問題点を解決しようとするも
のであり、発熱体からヒートシンクに至る箇所の熱伝導
率を向上させ、優れた冷却性能を安定して得ることがで
きる冷却装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明の別の目的は、放熱部におい
て圧損の低減を図り、併せて高い熱交換を実現できる冷
却装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
冷却装置によれば、発熱体の受熱部材として、ヒートシ
ンクの材料よりも優れた熱伝導性を有する材料を使用
し、しかもこの部材が半田付けによりヒートシンクの熱
接続部に理想的に熱接続されるため、発熱体から発生す
る熱がヒートシンクの熱接続部に速やかに伝わる。そし
て、放熱部の温度が素早く上昇し、この放熱部から熱が
効率よく奪われて外部に排出されるので、高い熱交換が
達成される。こうして、発熱体からヒートシンクに至る
箇所の熱伝導率を向上させ、優れた冷却性能を安定して
得ることができる。

【０００９】また、ヒートシンクと部材とを接続する半
田は、形状がしっかりと保持され、しかもむらが少なく
略均一に付着させることができるので、冷却装置毎の熱
抵抗のバラツキが少なく、量産性が大幅に向上する。

【００１０】本発明の請求項２記載の冷却装置によれ
ば、ヒートシンクと放熱部の部材との間も半田により高
い熱交換が達成でき、ヒートシンクの熱接続部から放熱
部に速やかに熱を伝えることが可能になる。また、ヒー
トシンクとは別部材で放熱部が形成されるため、この部
材を極力薄い形状にすることができ、圧損を低減してフ
ァンの排気効率を向上させることが可能になる。

【００１１】本発明の請求項３記載の冷却装置によれ
ば、吸気孔の外部周辺にある空気を、ファンの回転によ
り吸気孔からヒートシンクの内部に効果的に取り込ん
で、外部に排出させることができる。

【００１２】本発明の請求項４記載の冷却装置によれ
ば、ファンの回転によりヒートシンクの内部に取り込ま
れた空気は、ヒートシンクとカバーとにより囲まれたダ
クトを外部に漏れ出すことなく通過するので、放熱部か
らの熱を効率よく奪うことが可能になる。

【００１３】

【発明の実施形態】以下、本発明における冷却装置の各
実施例について、添付図面を参照しながら説明する。な
お、各実施例における冷却装置は、いずれもノート型パ
ソコンなどの薄型電子機器の筐体（図示せず）に取付け
られるものである。

【００１４】図１〜図５は本発明の第１実施例を示すも
ので、同図において、１は熱伝導性の高い金属材料で形
成されるヒートシンクで、これは外形がほぼ箱型をなす
とともに、上面から一側面にかけて開口した偏平形状を
有している。ヒートシンク１は、底部２の一側面を残し
て、底部２の外縁から立ち上がる側周壁部３が形成さ
れ、これらの底部２と側周壁部３とにより、ヒートシン
ク１の他側寄りの内部に第１の凹部４が形成されるとと
もに、この第１の凹部４と底部２の一側面との間に、複
数の放熱フィン５を具備した第２の凹部６が形成され
る。

【００１５】前記ヒートシンク１内に形成した第１の凹
部４には、カップ状のロータ部11と、このロータ部11の
周縁から放射状に延びる複数のファンブレード12とから
なるファン13が回動可能に設けられる。このファン13を
駆動するための駆動部すなわちモータ駆動部（図示せ
ず）は、ロータ部11に囲まれるようにして、ヒートシン
ク１の底部２に形成した固定部14に取付け固定される。

【００１６】21は、ヒートシンク１の上面開口を塞ぐよ
うに取付け固定された平板状のカバーである。このカバ
ー21は、ヒートシンク１とともに冷却装置の外郭部材を
成すものであり、ヒートシンク１内に空気を取り入れる
ための吸気孔22が、ファン13の上面に臨んで任意の径を
有して形成される。また本実施例では、ファン13の上面
のみならず、ファン13の下面に臨んで、別の吸気孔23が
任意の径を有してヒートシンク１の底部２に開口形成さ
れる。ヒートシンク１の一側には、このヒートシンク１
とカバー21とにより囲まれる排気孔24が形成される。ヒ
ートシンク１の上面開口をカバー21で囲むことにより、
吸気孔22，23と排気孔24との間には、空気通路となるダ
クト25が形成される。

【００１７】前記放熱フィン５は、ダクト25を通過する
空気の流れＦ（図２参照）に沿って、底部２の上面より
板状に立設される。また本実施例では、例えばダイカス
ト成形により放熱フィン５がヒートシンク１と一体に形
成される。放熱フィン５を具備する底部２の反対側の下
面には、マイクロプロセッサユニットなどの発熱体31と
熱接続する熱接続部32が形成される。また33は、発熱体
31の放熱面に密着して熱接続する板状のヒートスプレッ
タである。ヒートスプレッタ33は、ヒートシンク１より
も優れた熱伝導性を有する材料で形成され、具体的には
純銅や純アルミニウム部材からなり、前記ヒートシンク
１の熱接続部32に半田34を介在して密着接続される。こ
の受熱部材としてのヒートスプレッタ33は、単に発熱体
31からの熱を効率よくヒートシンク１の熱接続部32に伝
えるだけでなく、発熱体31からの熱を１箇所に集中させ
ず平面的に広げる熱拡散作用を有するとともに、熱その
ものを蓄える蓄熱作用を有する。

【００１８】次に、上記構成につきその作用を説明す
る。モータ駆動部からロータ部11の内周面に設けたマグ
ネット（図示せず）に磁力が与えられると、ロータ部11
ひいてはファンブレード12がヒートシンク１の内部（第
１の凹部４）で回転を開始する。このファン13の回転に
より、カバー21の上面側空間にある空気が、吸気孔22か
らヒートシンク１の内部に取り込まれるとともに、これ
とは反対側のヒートシンク１の下面側空間にある空気
が、吸気孔23からヒートシンク１の内部に取り込まれる
（図１における空気の流れＦを参照）。これらの吸気孔
22，23は、ファン13やモータ駆動部を挟んで相対する位
置にあるため、吸気孔22から取り込んだ空気はカバー21
の下面に当たることなく、また吸気口23から取り込んだ
空気はヒートシンク１の底部２上面に当たることなく、
吸気口22，23と直交する方向に沿って延びるダクト25に
よって、外部に漏れることなく案内されながら、冷却装
置の一側面にある排気孔24に向けてスムースに送り出さ
れる。

【００１９】一方、ノート型パソコンを起動するのに伴
なって、発熱源である発熱体31が通電状態になると、発
熱体31の主に放熱面から熱が放散する。この熱は、熱伝
導性に優れたヒートスプレッタ33に伝わって、ヒートス
プレッタ33の四方に速やかに拡散されるとともに、その
一部がヒートスプレッタ33に蓄積される。ヒートスプレ
ッタ33とヒートシンク１の熱接続部32との間は、半田34
により理想的な熱接続が成されている。すなわち、従来
の熱伝導グリスやサーマルシートのような熱伝達部材と
は異なり、半田34は形状がしっかりと保持され、しかも
むらが少なく略均一に付着させることができるので、ヒ
ートスプレッタ33とヒートシンク１間の熱伝導率が高く
なる。このため、ヒートスプレッタ33で四方に拡散され
た熱は、ヒートシンク１の熱接続部32全体に素早くしか
も略均等に伝達し、この熱接続部32の反対側にある放熱
フィン５の温度が速やかに上昇して、結果的に高い熱交
換が実現できる。そして、放熱フィン５に達した熱は、
ダクト25を通過する空気によって効率よく奪われ、冷却
装置の一側面に形成した排気孔24から外部に排出され
る。

【００２０】以上のように、本実施例では、ファン13の
駆動部を固定する固定部14と、発熱体31を冷却する放熱
部としての放熱フィン５とをヒートシンク１に備えた冷
却装置において、発熱体31を接続し且つヒートシンク１
の材料よりも優れた熱伝導性を有する部材すなわちヒー
トスプレッタ33を、ヒートシンク１の熱接続部32に半田
34により接続している。

【００２１】この場合、発熱体31の受熱部材として、ヒ
ートシンク１の材料よりも優れた熱伝導性を有する材料
を使用し、しかもこの部材が半田付けによりヒートシン
ク１の熱接続部32に理想的に熱接続されるため、発熱体
31から発生する熱がヒートシンク１の熱接続部32に速や
かに伝わる。そして、放熱フィン５の温度が素早く上昇
し、この放熱フィン５から熱が効率よく奪われて外部に
排出されるので、高い熱交換が達成される。こうして、
発熱体31からヒートシンク１に至る箇所の熱伝導率を向
上させ、優れた冷却性能を安定して得ることができる。

【００２２】また、ヒートシンク１とヒートスプレッタ
33を接続する半田34は、形状がしっかりと保持され、し
かもむらが少なく略均一に付着させることができるの
で、冷却装置毎の熱抵抗のバラツキが少なく、量産性が
大幅に向上するという製造上の利点もある。

【００２３】この場合、特に部材として熱拡散作用を有
するヒートスプレッタ33を用いているので、発熱体31か
らの熱が平面的に拡散して、ヒートシンク１の熱接続部
32全体に素早くしかも略均等に伝達させることが可能と
なる。

【００２４】また本実施例では、ヒートシンク１にファ
ン13の吸気孔23を設けているので、この吸気孔23の外部
周辺にある空気を、ファン13の回転により吸気孔23から
ヒートシンク１の内部に効果的に取り込んで、外部に排
出させることができる。

【００２５】さらに本実施例では、ヒートシンク１と、
このヒートシンク１の上面を覆うカバー21とにより、空
気通路となるダクト25を形成している。このようにする
と、ファン13の回転によりヒートシンク１の内部に取り
込まれた空気は、ヒートシンク１とカバー21とにより囲
まれたダクト25を外部に漏れ出すことなく通過するの
で、放熱フィン５からの熱を効率よく奪うことが可能に
なる。

【００２６】なお本実施例では、ヒートシンク１のみな
らずカバー21にも吸気孔22を設けているが、吸気孔22，
23の形状すなわち孔径は、冷却装置の上面側空間と下面
側空間にある空気を、ヒートシンク１の内部にどれ位の
割合で取り込むかによって、任意に変えることができ
る。すなわち、吸気孔22，23の孔径は、冷却装置の周囲
構造に応じて適宜異なる大きさにすればよい。例えば、
発熱体31と同じ側に他の発熱する電子部品を搭載する基
板がある場合には、吸気孔22の孔径を吸気孔23の孔径よ
りも大きくすれば、カバー21の上面側空間にある比較的
温度の低い空気が多く取り込まれることになり、この場
合はファン13から排出される空気の温度も下がって、発
熱体31の冷却には好ましいものとなる。逆に、吸気孔23
の孔径を吸気孔22の孔径よりも大きくすると、今度はヒ
ートシンク１の底部２の下面側空間にある発熱する電子
部品から放散した比較的温度の高い空気が多く取り込ま
れるため、この場合はむしろ電子部品の冷却に好ましい
ものとなる。

【００２７】次に、本発明の第２実施例を図６および図
７に基づき説明する。なお、前記第１実施例と同一箇所
には同一符号を付し、その共通する部分の詳細な説明は
重複するため省略する。

【００２８】本実施例では、ヒートシンク１とは別部材
のＵ形波状に折り曲げられた板状部材41の底面を、ヒー
トシンク１の底部２上に半田42で接続することにより、
放熱部に相当する放熱フィン43が形成される。この板状
部材41は、ヒートシンク１よりも熱伝導性に優れた例え
ば純銅板や純アルミニウム板などで形成され、なおかつ
薄い材料で形成される。このようにすると、ヒートシン
ク１と板状部材41との間も半田42により高い熱交換が達
成できるため、ヒートシンク１の熱接続部32に達した熱
が、反対側にある放熱フィン43に半田42を通過して速や
かに伝わることになる。また、この場合の放熱フィン43
はヒートシンク１とは別部材であるため、ヒートシンク
１の製造上の制約を受けることなく、極力薄い形状に形
成することが可能である。したがって、ヒートシンク１
の放熱フィンを一体に形成したものに比べて、放熱フィ
ン43にぶつかる空気の量が少なくなり、圧損の低減ひい
てはファン13の排気効率の向上を図ることが可能にな
る。

【００２９】以上のように本実施例では、ヒートシンク
１の材料よりも優れた熱伝導性を有する部材である板状
部材41を、ヒートシンク１に半田42で接続して放熱部を
構成している。このようにすると、ヒートシンク１と板
状部材41との間も半田42により高い熱交換が達成でき、
ヒートシンク１の熱接続部32から放熱フィン43に速やか
に熱を伝えることが可能になる。また、ヒートシンク１
とは別部材で放熱フィン43が形成されるため、板状部材
41を極力薄い形状にすることができ、圧損を低減してフ
ァン13の排気効率を向上させることが可能になる。

【００３０】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形実施が可能である。

【００３１】

【発明の効果】本発明の請求項１の冷却装置によれば、
発熱体からヒートシンクに至る箇所の熱伝導率を向上さ
せ、優れた冷却性能を安定して得ることができる。ま
た、冷却装置毎の熱抵抗のバラツキが少なく、量産性を
大幅に向上させることができる。

【００３２】本発明の請求項２の冷却装置によれば、放
熱部において圧損の低減を図り、併せて高い熱交換を実
現できる。

【００３３】本発明の請求項３の冷却装置によれば、吸
気孔の外部周辺にある空気を効果的に取り込むことがで
きる。

【００３４】本発明の請求項４の冷却装置によれば、ダ
クトを形成することで空気の漏れ出しを防止し、放熱部
からの熱を効率よく奪うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す冷却装置の全体斜視
図である。

【図２】同上カバーを外した状態の冷却装置の平面図で
ある。

【図３】同上図１のＡ−Ａ線縦断面図である。

【図４】同上図３の一部拡大断面図である。

【図５】同上冷却装置の底面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す冷却装置の縦断面図
である。

【図７】同上図６の一部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ヒートシンク５，43 放熱フィン（放熱部） 13 フィン 14 固定部 21 カバー 23 吸気孔 25 ダクト 31 発熱体 32 熱接続部 33 ヒートスプレッタ（発熱体を接続する部材） 34 半田 41 板状部材（放熱部の部材） 42 半田

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｄ 23/46 Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファンの駆動部を固定する固定部と、発
熱体を冷却する放熱部とをヒートシンクに備えた冷却装
置において、前記発熱体を接続し且つ前記ヒートシンク
の材料よりも優れた熱伝導性を有する部材を、前記ヒー
トシンクの熱接続部に半田付け接続したことを特徴とす
る冷却装置。
【請求項２】前記放熱部は、前記ヒートシンクの材料
よりも優れた熱伝導性を有する部材を前記ヒートシンク
に半田付け接続して構成されるものであることを特徴と
する請求項１記載の冷却装置。
【請求項３】前記ヒートシンクに前記ファンの吸気孔
を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の冷
却装置。
【請求項４】前記ヒートシンクとカバーとにより、空
気通路となるダクトを形成したことを特徴とする請求項
１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。