JP2002076223A

JP2002076223A - 電子部品用冷却器

Info

Publication number: JP2002076223A
Application number: JP2000262712A
Authority: JP
Inventors: Masataka Mochizuki; 正孝望月; Koichi Masuko; 耕一益子; Yuji Saito; 祐士斎藤; Yoji Kawahara; 洋司川原; Katsuo Eguchi; 勝夫江口
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】電子部品の放熱効率が高く、しかもコンパク
トで簡単に製造できる電子部品用冷却器を提供する。【解決手段】平板状ヒートパイプ１の表面の所定箇所
に、平板状ヒートパイプ１と一体に形成されている台座
部３が形成され、電子部品５がその台座部３の頂面部４
に、熱授受可能に取り付けられ、かつその平板状ヒート
パイプ１の他の部分に、板材を九十九折りして形成され
ている放熱フィン６とその放熱フィン６の板面方向に送
風する送風手段８がそれぞれ直接取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パソコンに搭載
される中央演算処理装置（ＣＰＵ）またはハードディス
クドライブ（ＨＤＤ）などの電子部品を冷却し、その過
熱を防止する冷却器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子部品は、不可避的な内部抵
抗があるので、通電して動作させることにより発熱し、
その結果、ある程度以上に温度が上昇すると、動作が不
安定になり、ついには動作不良を起こしてしまう。その
ため、従来、電子部品の冷却のための種々の装置が開発
されており、例えば電子部品にヒートシンクを直接取り
付けて放熱面積を増大させる装置や、そのヒートシンク
にマイクロファンを取り付けて強制空冷する装置などが
開発されている。

【０００３】これらの冷却装置は、電子部品の実質的な
放熱面積をヒートシンクによって増大させることによ
り、電子部品からの放熱量を増大させて、電子部品の過
熱を防止する構造である。したがって、冷却に使用され
る空気は、電子部品の周囲の空気に限られる。そのた
め、電子部品が収容されている筐体の内容積が小さい場
合には、その内部温度が次第に上昇し、電子部品を充分
に冷却できなくなる事態が生じる。

【０００４】その典型的な例が、ラップトップ型パソコ
ンなどの小型のデータ処理装置であり、この種の装置で
は、携帯性や搬送性を重視して可及的に小容積の筐体を
使用するから、電子部品の周囲の空間部分が極めて限ら
れたものとなる。そのために、電子部品の周囲に放熱す
るのでは、筐体内の空気の熱容量が少ないことにより、
充分な冷却をおこなうことができない。言い換えれば、
使用可能な電子部品が、冷却器の冷却能力で制限されて
しまう。

【０００５】そこで従来では、電子部品などの発熱体か
ら離れた箇所で、外気に放熱させることにより、電子部
品の冷却をおこなう冷却器が開発されている。この種の
冷却器は、冷却対象物である電子部品と放熱部とが離隔
しているので、両者の間で効率よく熱を伝達する必要が
ある。そのために、アルミニウムなどの熱伝導性の高い
伝熱板の上に発熱体を接触させるとともに、その伝熱板
の他の部分にヒートシンクを取り付けた構成としてい
る。また、その伝熱板による熱の伝導を補助するため
に、伝熱板にヒートパイプを沿わせて配置することもお
こなわれている。

【０００６】すなわち、ヒートパイプは、密閉したパイ
プの内部に、水やアルコールなどの凝縮性の流体を作動
流体として封入し、外部からの入熱によってその作動流
体を蒸発させるとともに、その蒸気を低温・低圧部に流
動させた後、放熱させて凝縮させ、その結果液化した作
動流体を蒸発の生じる箇所に、毛細管圧力などによって
還流させるように構成した伝熱装置である。したがって
ヒートパイプによれば、作動流体の蒸発潜熱によって熱
を輸送できるので、これを伝熱板に沿わせて配置するこ
とにより、電子部品からヒートシンクへの熱の輸送量が
格段に増大して電子部品をより効率よく冷却することが
できる。

【０００７】この種のヒートパイプを使用した冷却装置
の一例が、特開平８−３７３８９号公報に記載されてい
る。その構成を、図４を参照して簡単に説明すると、ア
ルミニウムや銅などからなる金属製ケース２１の内部に
複数のパイプ状ヒートパイプ２２が並列されて冷却板２
３を構成し、そのヒートパイプ２２の長手方向の一端に
水冷ジャケットなどの放熱機構２４が設けられている。
そして、冷却板２３の片面もしくは両面にプリント基板
２５に取り付けられた発熱電子部品２６がビス２７によ
り取り付けられている。したがって、発熱電子部品２６
で生じた熱が、冷却板２３のヒートパイプ２２に伝達さ
れ、ついで放熱機構２４により放散され、その結果、発
熱電子部品２６から熱が奪われて、その冷却がおこなわ
れる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように電子部品
で発生する熱が冷却板を介して熱輸送能力に優れるヒー
トパイプに伝達されて放熱機構まで運ばれ、その後、空
気流によって電子部品から離れた箇所に放熱されるか
ら、電子部品の昇温を抑制することができる。また、発
生する熱の容量に応じて、ヒートパイプの本数を容易に
増減することができる。結局、上記従来の電子部品冷却
装置は、電子部品の大きさ、数、配置などの変化に対応
した構成とすることができる利点がある。

【０００９】しかしながら、電子部品の熱が金属ケース
を経由してヒートパイプおよび放熱機構に伝達するの
で、ヒートパイプと電子部品との間、およびヒートパイ
プと放熱機構との間の接触熱抵抗が高く、またビスの一
つでも緩みがあると、電子部品と金属製ケースとの密着
性が悪くなり、その結果、熱輸送能力が低下するという
問題がある。さらに、このような熱抵抗の増大要因があ
るので、電子部品の発熱量が大きくなる場合には、冷却
装置を大きくする必要があり、結局は、冷却性能が必ず
しも高くなく、相対的に製品コストが高く、またコンパ
クト化に逆行する不都合があった。

【００１０】この発明は、上記の事情を背景にしてなさ
れたものであり、発熱する電子部品からの放熱箇所への
熱伝達を効率よくおこなうことができ、したがって冷却
効率が高く、しかもコンパクトな電子部品の冷却器を提
供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、この発明は、平板状のヒートパイ
プを採用して、その平板状ヒートパイプに電子部品と放
熱フィンとが一体化して配置されていることを特徴とす
るものである。具体的には、請求項１の発明は、動作す
ることによって発熱する電子部品が、平板状ヒートパイ
プの表面の所定箇所に熱授受可能に取り付けられ、かつ
その平板状ヒートパイプの他の部分に放熱フィンが取り
付けられていることを特徴とする電子部品用冷却器であ
る。

【００１２】したがって、請求項１の発明では、電子部
品で生じた熱は、これが取り付けられている平板状ヒー
トパイプによって放熱フィンに向かって輸送される。そ
の場合、熱伝導によらず、ヒートパイプの内部に封入さ
れている作動流体の蒸発潜熱として輸送されるので、熱
の輸送効率が高く、また電子部品が平板状ヒートパイプ
に直接接触し、さらに放熱フィンが平板状ヒートパイプ
に直接設けられているので、電子部品から放熱フィンに
到る熱伝達経路での熱抵抗が少なく、この点でも効率よ
く熱伝達して電子部品を冷却することができる。そし
て、電子部品および放熱フィンが平板状ヒートパイプに
一体に組み付けられた構成となるので、コンパクトな冷
却装置とすることができる。

【００１３】また、請求項２の発明は、請求項１の構成
において、前記電子部品が、前記平板状ヒートパイプの
表面に盛り上がった状態に形成された台座部に密着状態
に取り付けられていることを特徴とする電子部品用冷却
器である。

【００１４】したがって、請求項２の発明では、平板状
ヒートパイプと一体化して形成されている台座部を設け
ることによって、電子部品を平板状ヒートパイプに取り
付ける作業性が良好になる。

【００１５】さらに、請求項３の発明は、請求項１もし
くは２の構成において、前記放熱フィンが、板材を九十
九折りして形成されていることを特徴とする電子部品用
冷却器である。

【００１６】したがって、請求項３の発明では、実質上
多数枚となる放熱フィンが、板材を九十九折りして一体
に形成されるので、その製造作業性が良好になり、しか
もこれを平板状ヒートパイプに取り付ければよいので、
この点でも冷却器の製造作業性が良好になる。

【００１７】そして、請求項４の発明は、請求項１ない
し３の構成において、前記放熱フィンの板面方向に送風
する送風手段が、前記平板状ヒートパイプに取り付けら
れていることを特徴とする電子部品用冷却器である。

【００１８】したがって、請求項４の発明では、送風手
段が平板状ヒートパイプに取り付けられることによっ
て、この送風手段を含む冷却器の全体が一体化され、そ
の取り扱いや組み付け性が向上し、また放熱フィンが強
制空冷されるので、放熱フィンからの熱放散すなわち電
子部品の冷却性能が向上する。

【００１９】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照してこの発明
の電子部品用冷却器の一具体例を説明する。図１はこの
発明の電子部品用冷却器の一具体例を示す斜視図であ
る。まず、平板状ヒートパイプ１について説明すると、
平板状ヒートパイプ１は、気密状態に密閉したコンテナ
（中空密閉容器）２の内部に、空気などの非凝縮性ガス
を脱気した状態で水などの凝縮性の流体を作動流体とし
て封入し、さらに必要に応じて毛細管圧力を生じさせる
ウィックをコンテナ２の内部に設けた熱伝導装置であ
る。図に示す例では、コンテナ２が長方形状に形成され
ている。

【００２０】また、このコンテナ２の図での上面が長方
形状を成しており、その表面の一方の端部に台座部３が
盛り上がった状態に一体化して形成されている。この台
座部３は、コンテナ２の上面部分を突出させて形成され
ていてもよく、あるいはこの部分のみを厚肉にすること
により形成されていてもよい。また、この台座部３は受
熱部の位置に相当している。

【００２１】台座部３は、例えばダイカスト鋳造あるい
は絞り成形によってコンテナ２と一体に形成され、矩形
の扁平コラム状を成している。この台座部３の頂面部４
が、平坦な矩形状を成し、そこにＣＰＵなどの電子部品
５を密着させて取り付けるようになっている。

【００２２】これに対して、コンテナ２における前記上
面の他の端部に、すなわち台座部３と反対側の縁部に、
放熱フィン６が取り付けられている。この放熱フィン６
は、アルミニウムもしくはその合金などの金属からなる
板材を九十九折りして形成されたものであって、その折
り曲げ線の部分で前記コンテナ２の上面に固着すること
により、多数枚のフィン７を形成している。なお、これ
らのフィン７は、その板面方向をコンテナ２の長さ方向
に向けた姿勢で配置されている。そして、放熱フィン６
は、平板状ヒートパイプ１の放熱部に当たる位置に取り
付けられている。

【００２３】一方、放熱フィン６の端部には、この発明
の送風手段に相当するマイクロファン８が配置されてい
る。マイクロファン８は、コンテナ２のうち、放熱フィ
ン６と台座部３との間に配置され、適宜の手段によって
コンテナ２に固着されている。またこのマイクロファン
８としては、下部水平吐出型の半径流ファンが採用さ
れ、回転駆動するブレード９をハウジング１０の内部に
備えた構成である。

【００２４】また外気を取り入れる吸入部１１がハウジ
ング１０の図１での側部および／または上部に形成され
ている。さらにハウジング１０における吐出部１２が、
放熱フィン６の端部に対向した状態で配置されている。
したがって、マイクロファン８を駆動した場合、空気流
が矢印で示すように吸入部１１からハウジング１０の内
側に吸い込んで、放熱フィン６の内側を通過して外部に
送り出される。

【００２５】また平板状ヒートパイプ１上でのマイクロ
ファン８の高さは、平板状ヒートパイプ１からの放熱フ
ィン６の高さと台座部３上の電子部品５の高さとそれぞ
れ等しく設定されている。なおマイクロファン８は、パ
ソコンケースの内部に標準装備されるバッテリ（図示せ
ず）の電力によっても駆動可能に構成されている。

【００２６】上記のように平板状ヒートパイプ１に取り
付けられた放熱フィン６とマイクロファン８とによって
一個の冷却ユニット１３が形成され、この冷却ユニット
１３は、図２に示すように、パソコンケースの底部に備
えられたシャシ１４に載せた状態でパソコンケースに収
容されている。

【００２７】この場合、平板状ヒートパイプ１と放熱フ
ィン６とマイクロファン８とによって構成されている冷
却ユニット１３は、シャシ１４に支持されている状態と
なるから、取り付け作業を簡単に行うことができるばか
りか、取り付け後に所期の姿勢を維持することができ
る。またこの具体例では、冷却ユニット１３における平
板状ヒートパイプ１の下面部１５が、パソコンケースの
上面部に備えられているキーボート（図示せず）の裏面
側に添わされている。

【００２８】したがって上記の構造では、電子部品５が
動作することにより生じた熱が、台座部３を経由して平
板状ヒートパイプ１に伝達され、それに伴って平板状ヒ
ートパイプ１の内部の作動流体が加熱されて蒸発し、平
板状ヒートパイプ１が動作を開始する。すなわち、電子
部品５から発生された熱は、台座部３を経由して平板状
ヒートパイプ１に伝達された後、その下面部１５からキ
ーボート部の裏面側に伝達され、キーボート部からパソ
コンケースの外部に放熱され、同時に平板状ヒートパイ
プ１を作動させ、放熱フィン６に放熱する。

【００２９】また放熱フィン６の保有する熱は、空気流
に伝達される。その高温の空気流は、マイクロファン８
によってパソコンケースの外部に排出される。すなわ
ち、放熱フィン６の熱は、空気流とともにパソコンケー
スの外部に運ばれ、その結果、電子部品５の温度上昇が
抑制もしくは防止される。

【００３０】上記の構成では、電子部品５を取り付ける
台座部３が、平板状ヒートパイプ１の一部となっている
ので、電子部品５から平板状ヒートパイプ１に対して熱
を伝達する際の熱抵抗がきわめて小さくなり、その結
果、電子部品５の放熱特性が良好になる。また平板状ヒ
ートパイプ１と放熱フィン６とが直接取り付けられてい
るので、それらの接触熱抵抗が低減され、熱輸送能力が
高くなる。

【００３１】さらに上記の構成では、電子部品５を取り
付ける台座部３が、平板状ヒートパイプ１と一体に形成
されていることに加え、放熱フィン６が、直接平板状ヒ
ートパイプ１に取り付けられているので、冷却ユニット
１３を構成する部品が少なくなり、製造作業性がよくか
つ製造コストが低廉で、しかもコンパクトなものとな
る。

【００３２】なお上述した具体例では、電子部品が平板
状ヒートパイプと一体になっている台座部を経由して直
接平板状ヒートパイプに取り付け、また放熱フィンが板
材を九十九折りして直接平板状ヒートパイプに取り付け
るように構成したが、この発明における「直接」とは、
いわゆるサーマルジョイントなどの熱伝達を媒介する充
填材を介在させてもよいことを含むのであり、従来一般
に行われているこの種の介在物の存在を排除するもので
はない。また台座部は、平板状ヒートパイプの板厚方向
に突出して形成すればよく、電子部品を載せることがで
きれば、その形状が限定されない。

【００３３】またこの発明の対象とする電子部品は、Ｃ
ＰＵに限定されないのであって、通電して動作すること
により発熱する広く一般の電子部品を含む。さらにこの
発明で使用することのできる金属部品は、アルミニウム
あるいはその合金に限られないのであり、他の金属ある
いはそれらの合金であっても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明よ
れば、平板状ヒートパイプの所定箇所に電子部品が直接
取り付けられると同時に、平板状ヒートパイプの他の箇
所に放熱フィンが直接取り付けられていることにより、
電子部品と平板状ヒートパイプおよび放熱フィンとの間
の熱抵抗が大幅に低減でき、熱輸送能力あるいは電子部
品の冷却能力が高くなる。また、平板状ヒートパイプを
主体として全体を一体化できるので、コンパクトで取り
扱い性がよく、さらにはパソコンなどに対する組み付け
性の良好なものとすることができる。

【００３５】また、請求項２の発明よれば、平板状ヒー
トパイプと一体化して形成されている台座部を設けるこ
とによって、電子部品を平板状ヒートパイプに取り付け
ることを簡単にでき、その製造作業性が良好になる。

【００３６】さらに、請求項３の発明よれば、放熱フィ
ンが、板材を九十九折りして形成されるので、製造工程
を簡略化でき、その結果、製造作業性が良好になる。

【００３７】そして、請求項４の発明よれば、送風手段
が平板状ヒートパイプに取り付けられることによって、
放熱フィンに伝達した熱が素早く発散され、放熱フィン
の周りの空気対流が良くなるとともに、冷却器自体をコ
ンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る電子部品用冷却器の一具体例
を示す斜視図である。

【図２】その電子部品用冷却器をシャシに取り付けた
状態の斜視図である。

【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。

【図４】従来の電子部品用冷却装置の平面図である。

【符号の説明】

１…平板状ヒートパイプ、２…コンテナ、３…台座
部、４…頂面部、５…電子部品、６…放熱フィン、
７…フィン、８…マイクロファン。

フロントページの続き (72)発明者斎藤祐士東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者川原洋司東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者江口勝夫東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内Ｆターム(参考） 5E322 AA01 AA11 AB11 BB03 DB10 5F036 AA01 BA04 BA08 BA24 BB05 BB60 BC01 BC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動作することによって発熱する電子部品
が、平板状ヒートパイプの表面の所定箇所に熱授受可能
に取り付けられ、かつその平板状ヒートパイプの他の部
分に放熱フィンが取り付けられていることを特徴とする
電子部品用冷却器。
【請求項２】前記電子部品が、前記平板状ヒートパイ
プの表面に盛り上がった状態に形成された台座部に密着
状態に取り付けられていることを特徴とする請求項１に
記載の電子部品用冷却器。
【請求項３】前記放熱フィンが、板材を九十九折りし
て形成されていることを特徴とする請求項１もしくは２
に記載の電子部品用冷却器。
【請求項４】前記放熱フィンの板面方向に送風する送
風手段が、前記平板状ヒートパイプに取り付けられてい
ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
の電子部品用冷却器。