JP2003124413A - 冷却装置および冷却装置を有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子素子の発生する熱を効率よく放熱して電
子素子を冷却することができる冷却装置および冷却装置
を有する電子機器を提供すること。 【解決手段】 電子素子１５から発生する熱を放熱する
ための冷却装置１０であり、断面偏平型のヒートパイプ
３０と、ヒートパイプ３０の一方の部分である入熱部３
０Ｃに取り付けられて、電子素子１５の熱を受ける受熱
ブロック３２と、ヒートパイプ３０の他方の部分である
放熱部３０Ｄに取り付けられて、受熱ブロック３２とヒ
ートパイプ３０を通じて伝達されてきた電子素子１５の
熱を放熱する放熱フィンと、ヒートパイプ３０をはさん
で放熱フィンとは反対側に位置し、放熱フィンをヒート
パイプ３０の放熱部３０Ｄに対して高熱伝導材を介して
直接固定するための熱拡散用のプレート部材を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子素子から発熱
する熱を効率よく放熱するための冷却装置および冷却装
置を有する電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートブックＰＣ（パーソナルコ
ンピュータ）等の電子機器に用いられているＣＰＵ（中
央処理装置）等の電子素子は、動作の高速化が図られて
おり、この高速化により発熱量が多くなっている。発熱
量の増加に伴って、電子素子の温度上昇により電子素子
は誤動作等を発生する。その誤動作等を回避するために
電子素子の熱を効率よく放熱して電子素子を冷却するこ
とが求められている。

【０００３】図１５は従来の冷却装置の構造を示してい
る。ヒートパイプ１００１は軸方向全体の断面が円形を
なすラウンドパイプで形成されている。空気を抜き真空
としたヒートパイプ１００１の内部には動作液が封入さ
れ、ヒートパイプ１００１の片端部が入熱部であり、他
端部を放熱部としている。ヒートパイプ１００１は複数
本並べて設けられ、各ヒートパイプ１００１の入熱部に
アルミニウム製の受熱ブロック１００２が共通に設けら
れている。この受熱ブロック１００２に半導体等の電子
素子１００３が接触して設けられる。各ヒートパイプ１
００１の放熱部には、複数の放熱フィン１００４が共通
に設けられている。放熱フィン１００４はアルミニウム
等の板材からなり、ヒートパイプ１００１より小さい直
径で周囲をバーリングを施された孔部１００４ａが複数
並べられて構成されている。各放熱フィン１００４の孔
部１００４ａには各ヒートパイプ１００１が圧入され、
放熱フィン１００４が各ヒートパイプ１００１に固定さ
れている。

【０００４】ブロック押え１００５は、受熱ブロック１
００２にカシメ等により取りつけられ、ブロック押え１
００５はノートブックＰＣなどのＣＰＵが実装された基
板１００６に対してネジ１００７等を用いて共締めされ
て固定する。この冷却装置では、電子素子１００３で発
生した熱が受熱ブロック１００２に熱伝達され、さらに
受熱ブロック１００２からヒートパイプ１００１の入熱
部に熱伝達される。これによってヒートパイプ１００１
に封入されている入熱部にある動作液が加熱されて蒸発
する。この気化により得られた蒸気は、ヒートパイプ１
００１の入熱部から放熱部に移動し、放熱部で熱放出し
て凝縮して再度動作液になる。蒸気から放出された熱は
ヒートパイプ１００１の放熱部の壁に伝達され、さらに
放熱フィン１００４に伝達されて空気中に放出される。
動作液はヒートパイプ１００１の放熱部から入熱部に循
環する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の冷
却装置では、近年の傾向であるノートブックＰＣ（パー
ソナルコンピュータ）の薄型化や軽量化が進み、電子素
子の発熱量を考慮した、大熱輸送量のヒートパイプを使
用する場合にヒートパイプの円形断面の直径を大きくし
なければならない。このため、ヒートシンクの厚さ方向
に対して、ヒートパイプの直径の占める比率が大きくな
り、ファンモータからの空気流を妨げるため圧力損失が
大きくなり、冷却性に劣る不都合があった。また、放熱
フィンとヒートパイプの接合を半田付けで行っている場
合が多いが、ヒートパイプが破裂する温度より低い温度
の融点を有する半田合金は、Ｓｕ−Ｐｂ系半田材とな
り、今日の無鉛半田使用の流れに反するものである。そ
こで本発明は上記課題を解消し、電子素子の発生する熱
を効率よく放熱して電子素子を冷却することができる冷
却装置および冷却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。

【０００６】

【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熱するための冷却装置であり、
断面偏平型のヒートパイプと、前記ヒートパイプの一方
の部分である入熱部に取り付けられて、前記電子素子の
熱を受ける受熱ブロックと、前記ヒートパイプの他方の
部分である放熱部に取り付けられて、前記受熱ブロック
と前記ヒートパイプを通じて伝達されてきた前記電子素
子の熱を放熱する放熱フィンと、前記ヒートパイプをは
さんで前記放熱フィンとは反対側に位置し、前記放熱フ
ィンを前記ヒートパイプの前記放熱部に対して高熱伝導
材を介して直接固定するための熱拡散用のプレート部材
と、を備えることを特徴とする冷却装置である。

【０００７】請求項１では、断面偏平型のヒートパイプ
を用いている。受熱ブロックは、ヒートパイプの一方の
部分である入熱部に取り付けられており、電子素子の熱
を受けるようになっている。放熱フィンは、ヒートパイ
プの他方の部分である放熱部に取り付けられており、放
熱フィンは、受熱ブロックとヒートパイプを通じて伝達
されてきた電子素子の熱を放熱する。プレート部材は、
放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高熱伝導材
を介して直接固定する。これにより、断面偏平型のヒー
トパイプを用いていることから、電子素子の発生する熱
量に応じてヒートパイプの厚み方向は維持し、ヒートパ
イプの幅方向を広げることで熱の伝達能力を高めること
ができ、ヒートパイプの厚み方向の寸法を大きくする必
要がないので、冷却装置の小型化が図れる。プレート部
材が、放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高熱
伝導材を介して直接固定する構造であるので、ヒートパ
イプの放熱部から放熱フィンに対して高熱伝導材を介し
て効率よく熱を伝達することができる。以上のことか
ら、電子素子が発生する熱は従来に比べて効率よく放熱
フィンまで伝達し、放熱フィンはこの熱を放出すること
ができる。熱拡散用のプレート部材は、ヒートパイプの
放熱部に伝達されてくる熱を拡散する機能を有してい
る。しかも、この熱拡散用のプレート部材は、ヒートパ
イプを挟んで放熱フィンとは反対側に位置しているの
で、このプレート部材はたとえばファンモータからの空
気流の漏れを規制し、乱流の発生を促すのでより良い冷
却効果を得ることができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載の冷却
装置において、前記プレート部材は、前記放熱フィンを
前記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材
を介してカシメにより直接固定するための爪状部材を有
している。請求項２では、プレート部材の爪状部材を用
いて、放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高熱
伝導材を介してカシメにより直接固定することができ、
プレート部材は放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対
してヒートパイプを挟み込むようにして確実にかつ強固
に固定でき、放熱フィンとヒートパイプの密着度を上げ
ることができる。このため、従来必要であったヒートパ
イプと放熱フィンの半田付けによる接合が不要になる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２に記載の冷却
装置において、前記プレート部材の前記爪状部材を挿入
するために、前記放熱フィンには前記爪状部材を挿入す
る挿入穴が形成されており、前記挿入穴に挿入された前
記爪状部材は、カシメることにより前記放熱フィンを前
記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材を
介して直接固定する。請求項３では、プレート部材の爪
状部材は放熱フィン側の挿入穴に挿入してカシメること
により、放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高
熱伝導材を介して簡単に直接固定することができる。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１に記載の冷却
装置において、複数本の前記ヒートパイプを有し、隣り
合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔が、前記隣り
合う前記ヒートパイプの前記入熱部の間隔に比べて大き
く設定されている。請求項４では、複数本のヒートパイ
プのうちの隣り合うヒートパイプの放熱部の間隔が、隣
り合うヒートパイプの入熱部の間隔に比べて大きく設定
されている。これによって、放熱部においてたとえばフ
ァンモータから送られてくる空気流の流れを良くし、そ
の空気流が各放熱部に直接接触するので、放熱部の冷却
性を向上することができる。

【００１１】請求項５の発明は、請求項４に記載の冷却
装置において、前記プレート部材は、前記プレート部材
から立てて設けられた追加のフィンを有し、前記フィン
は前記隣り合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔に
対応した位置に設けられている。請求項５では、プレー
ト部材の追加のフィンが、隣り合うヒートパイプの放熱
部の間隔に対応した位置に設けられることにより、たと
えばファンモータから送られてくる空気がこの追加のフ
ィンに接触することにより、プレート部材は熱拡散効果
だけではなく放熱効果を持たせることもできる。

【００１２】請求項６の発明は、電子素子から発生する
熱を放熱するための冷却装置を有する電子機器であり、
前記冷却装置は、断面偏平型のヒートパイプと、前記ヒ
ートパイプの一方の部分である入熱部に取り付けられ
て、前記電子素子の熱を受ける受熱ブロックと、前記ヒ
ートパイプの他方の部分である放熱部に取り付けられ
て、前記受熱ブロックと前記ヒートパイプを通じて伝達
されてきた前記電子素子の熱を放熱する放熱フィンと、
前記ヒートパイプをはさんで前記放熱フィンとは反対側
に位置し、前記放熱フィンを前記ヒートパイプの前記放
熱部に対して高熱伝導材を介して直接固定するための熱
拡散用のプレート部材と、を備えることを特徴とする冷
却装置を有する電子機器である。

【００１３】請求項６では、断面偏平型のヒートパイプ
を用いている。受熱ブロックは、ヒートパイプの一方の
部分である入熱部に取り付けられており、電子素子の熱
を受けるようになっている。放熱フィンは、ヒートパイ
プの他方の部分である放熱部に取り付けられており、放
熱フィンは、受熱ブロックとヒートパイプを通じて伝達
されてきた電子素子の熱を放熱する。プレート部材は、
放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高熱伝導材
を介して直接固定する。これにより、断面偏平型のヒー
トパイプを用いていることから、電子素子の発生する熱
量に応じてヒートパイプの厚み方向は維持し、ヒートパ
イプの幅方向を広げることで熱の伝達能力を高めること
ができ、ヒートパイプの厚み方向の寸法を大きくする必
要がないので、冷却装置の小型化が図れる。プレート部
材が、放熱フィンをヒートパイプの放熱部に対して高熱
伝導材を介して直接固定する構造であるので、ヒートパ
イプの放熱部から放熱フィンに対して高熱伝導材を介し
て効率よく熱を伝達することができる。以上のことか
ら、電子素子が発生する熱は従来に比べて効率よく放熱
フィンまで伝達し、放熱フィンはこの熱を放出すること
ができる。熱拡散用のプレート部材は、ヒートパイプの
放熱部に伝達されてくる熱を拡散する機能を有してい
る。しかも、この熱拡散用のプレート部材は、ヒートパ
イプを挟んで放熱フィンとは反対側に位置しているの
で、このプレート部材はたとえばファンモータからの空
気流の漏れを規制し、乱流の発生を促すのでより良い冷
却効果を得ることができる。

【００１４】請求項７の発明は、請求項６に記載の冷却
装置を有する電子機器において、前記プレート部材は、
前記放熱フィンを前記ヒートパイプの前記放熱部に対し
て前記高熱伝導材を介してカシメにより直接固定するた
めの爪状部材を有している。請求項７では、プレート部
材の爪状部材を用いて、放熱フィンをヒートパイプの放
熱部に対して高熱伝導材を介してカシメにより直接固定
することができ、プレート部材は放熱フィンをヒートパ
イプの放熱部に対してヒートパイプを挟み込むようにし
て確実にかつ強固に固定でき、放熱フィンとヒートパイ
プの密着度を上げることができる。このため、従来必要
であったヒートパイプと放熱フィンの半田付けによる接
合が不要になる。

【００１５】請求項８の発明は、請求項７に記載の冷却
装置を有する電子機器において、前記プレート部材の前
記爪状部材を挿入するために、前記放熱フィンには前記
爪状部材を挿入する挿入穴が形成されており、前記挿入
穴に挿入された前記爪状部材は、カシメることにより前
記放熱フィンを前記ヒートパイプの前記放熱部に対して
前記高熱伝導材を介して直接固定する。請求項８では、
プレート部材の爪状部材は放熱フィン側の挿入穴に挿入
してカシメることにより、放熱フィンをヒートパイプの
放熱部に対して高熱伝導材を介して簡単に直接固定する
ことができる。

【００１６】請求項９の発明は、請求項６に記載の冷却
装置を有する電子機器において、複数本の前記ヒートパ
イプを有し、隣り合う前記ヒートパイプの前記放熱部の
間隔が、前記隣り合う前記ヒートパイプの前記入熱部の
間隔に比べて大きく設定されている。請求項９では、複
数本のヒートパイプのうちの隣り合うヒートパイプの放
熱部の間隔が、隣り合うヒートパイプの入熱部の間隔に
比べて大きく設定されている。これによって、放熱部に
おいてたとえばファンモータから送られてくる空気流の
流れを良くし、その空気流が各放熱部に直接接触するの
で、放熱部の冷却性を向上することができる。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項９に記載の冷
却装置を有する電子機器において、前記プレート部材
は、前記プレート部材から立てて設けられた追加のフィ
ンを有し、前記フィンは前記隣り合う前記ヒートパイプ
の前記放熱部の間隔に対応した位置に設けられている。
請求項１０では、プレート部材の追加のフィンが、隣り
合うヒートパイプの放熱部の間隔に対応した位置に設け
られることにより、たとえばファンモータから送られて
くる空気がこの追加のフィンに接触することにより、プ
レート部材は熱拡散効果だけではなく放熱効果を持たせ
ることもできる。

【００１８】

【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。

【００１９】図１は、本発明の冷却装置の好ましい実施
の形態を有する電子機器の一例を示している。この電子
機器は、携帯型のいわゆるノート型のコンピュータであ
る。コンピュータ１は、表示部２と本体３を有してお
り、表示部２は本体３に対して連結部４により開閉可能
に支持されている。本体３は、キーボード５、筐体１
２、冷却装置１０等を有している。

【００２０】図２（Ａ）は図１のＣ−Ｃにおける断面構
造例を示し、図２（Ｂ）は図１のＣ１−Ｃ１における断
面構造例を示している。図２において、筐体１２の内部
空間には、回路基板２０、冷却装置１０、電子素子１５
等が収容されている。回路基板２０は筐体１２の中に固
定されており、回路基板２０は電子素子１５を搭載して
いる。電子素子１５は、たとえばドライバＩＣ（集積回
路）やＣＰＵ（中央処理装置）等である。これらの電子
素子１５は、動作時に熱を発生する。

【００２１】筐体１２の下部には穴１２Ａが形成されて
いる。この穴１２Ａに対応して、筐体１２の中にはファ
ンモータ１６が配置されている。ファンモータ１６は、
冷却装置１０に対面した位置にある。ファンモータ１６
が作動すると、ファンモータ１６のファン１８が、筐体
１２の外部の空気をＤ１方向に下側の穴１２Ａを通じて
吸い込み、その空気流は冷却装置１０の放熱フィン３４
やヒートパイプ３０の放熱部３０Ｄやプレート部材３６
に直接触れた後に、筐体１２の側方の別の穴１２Ｂから
Ｄ２の方向に沿って外部に放出する構造になっている。
次に、この冷却装置１０の構造について説明する。

【００２２】図３と図４は図２に示す冷却装置１０の構
造を示している。この冷却装置１０は放熱装置とも呼ん
でおり、冷却装置１０は概略的には複数本のヒートパイ
プ３０、受熱ブロック３２、放熱フィン３４、熱拡散用
のプレート部材３６等を有している。このプレート部材
３６はカバープレートとも呼んでいる。まずヒートパイ
プ３０について説明する。ヒートパイプ３０は図３と図
４の例では３本備えており、ヒートパイプ３０は図５に
示すような形状を有している。３本のヒートパイプ３０
のうちの中間のヒートパイプ３０は、中心線ＣＬに沿っ
た直線状のヒートパイプである。この中央のヒートパイ
プ３０の両側に位置している左右のヒートパイプ３０，
３０は、中心軸ＣＬを中心として左右対称形状に作られ
ており、左右のヒートパイプ３０の中間部３０Ａにおい
て曲げて形成されている。

【００２３】各ヒートパイプ３０は、入熱部３０Ｃ、中
間部３０Ａおよび放熱部３０Ｄを有している。ヒートパ
イプ３０の入熱部３０Ｃは、ヒートパイプ３０の一方の
部分であり、放熱部３０Ｄはヒートパイプ３０の他方の
部分である。両側に位置するヒートパイプ３０は、中間
部３０Ａを境にして、入熱部３０Ｃと放熱部３０Ｄの位
置が中心軸ＣＬと平行にならないように曲げて形成され
ている。この結果、３本のヒートパイプ３０の各入熱部
３０Ｃの間隔Ｌに比べて、３本のヒートパイプ３０の放
熱部３０Ｄの間隔Ｌ１が大きく設定されている。

【００２４】このように各放熱部３０Ｄの間隔Ｌ１を大
きく設定することにより、図２のファンモータ１６から
くる空気流の通過の妨げにならず、空気流を各放熱部３
０Ｄに直接確実に接触させることができることから、フ
ァンモータ１６の空気流の圧力損失の低下に貢献するこ
とができる。つまり各放熱部３０Ｄを中央に寄せて配置
するのではなく、各放熱部３０Ｄの間隔Ｌ１をより大き
く設定することにより、ファンモータ１６から送られて
くる空気流をスムーズに通すことができ、空気流の圧力
損失の低下を図ることができるのである。また、放熱フ
ィンに対して放熱部３０Ｄの間隔Ｌ１を大きく設定する
ことにより、放熱フィンの先端までの距離が小さくな
り、フィン効率がアップするので、冷却効果が上昇す
る。

【００２５】図５に示す各ヒートパイプ３０は、熱伝導
に優れた金属、たとえば銅により作られているパイプで
あり、その内部には水等の動作液が封入されていて、ヒ
ートパイプ３０の両端部は塞がれている。このヒートパ
イプ３０の特徴としては、その断面が図６に示すように
全長に亘って偏平形状もしくは長円形状を有しているこ
とである。このようにヒートパイプ３０が断面偏平型で
あるので、電子素子の発熱量が多い場合であっても、冷
却装置を設計する際にヒートパイプ３０の厚み方向の長
さWをそのままにして、ヒートパイプ３０の幅方向の長
さＶを変えることにより、電子素子の熱量が多い場合で
もその大熱量に対応した熱量をヒートパイプ３０が伝達
していくことができる。このように幅方向の長さＶをよ
り大きくすることができるのは、図５に示すように放熱
部３０Ｄの間隔Ｌ１が積極的に大きく取ってあるととも
に、入熱部３０Ｃの間隔Ｌも十分に取ってあり、入熱部
３０Ｃの間に空間が存在しているからである。また図５
に示すように放熱部３０Ｄの間隔Ｌ１を大きく広げてい
ることから、各ヒートパイプ３０が図３と図４に示す放
熱フィン３４に対して熱を伝達する効率をよくすること
ができる。両側に位置するヒートパイプ３０のこのよう
な曲げ形状は、曲げ加工を施すことにより簡単に得るこ
とができる。

【００２６】次に図３に戻ると、受熱ブロック３２は、
放熱性に優れた金属、たとえばアルミニウムにより作ら
れているブロックである。受熱ブロック３２には、図５
のヒートパイプ３０の各入熱部３０Ｃをはめ込むための
取り付け孔部３２ａが形成されている。これらの取り付
け孔部３２ａの中に各入熱部３０Ｃがはめ込んで固定さ
れている。図３に示す受熱ブロック３２は、熱伝導シー
ト４０を介して電子素子１５の上面に対して密着するよ
うに接触して取り付けられている。受熱ブロック３２に
は、放熱面積を稼ぐために放熱フィン４２を有してい
る。

【００２７】図３と図４に示すブロック押え４４は、受
熱ブロック３２に対してカシメ等により取り付けられて
いる。ブロック押え４４は回路基板２０に対してネジ５
０を用いて共締めすることで固定されている。これによ
りブロック押え４４は、受熱ブロック３２を熱伝導シー
ト４０を介して電子素子１５に対して加圧しており、こ
の熱伝導シート４０を介して均等加圧することにより、
電子素子１５が発生する熱を受熱ブロック３２側に効率
よく熱伝達することができる。

【００２８】次に、図３と図４に示す放熱フィン３４に
ついて説明する。放熱フィン３４は、ヒートパイプ３０
の放熱部３０Ｄに対応した位置に熱伝導グリース（高熱
伝導材の一種）を介して、放熱部３０Ｄの一方の面４８
側に固定されている。この放熱フィン３４は、コルゲー
ト形状を有しており、放熱性に優れた金属、たとえばア
ルミニウムや銅、あるいはアルミニウムに銅メッキを施
したもの等で作られている。放熱フィン３４は、複数の
山形の板状フィン部５６を有している。この板状フィン
部５６は、板材を連続するようにして折り返して形成し
たものである。

【００２９】図７と図８は、放熱フィン３４とヒートパ
イプの放熱部３０Ｄおよびプレート部材３６の固定構造
例を示している。板状フィン部５６は、折り返し部５８
を有しており、折り返し部５８は、ヒートパイプ３０の
放熱部３０Ｄの一方の面４８に対して接しており、この
折り返し部５８が放熱フィン３４のヒートパイプ３０に
対する当接部に相当する。折り返し部５８とヒートパイ
プ３０の放熱部３０Ｄは、高熱伝導グリース（高熱伝導
材に相当する）６０を介して接合されている。この接合
に用いられる高熱伝導グリース６０は、たとえばシリコ
ンオイルを基油にして金属酸化物を配合したオイルコン
パウンドである。この高熱伝導グリース６０を用いるこ
とにより、放熱フィン３４とヒートパイプの放熱部３０
Ｄを高い密着性で高い熱伝導性を持たせて接合できる。

【００３０】図３と図４に示すプレート部材３６は、カ
バープレートとも呼んでおり、図７と図８に示すように
プレート部材３６とヒートパイプの放熱部３０Ｄの他方
の面６２に対して高熱伝導グリース６４を介して接合さ
れている。この高熱伝導グリース６４は高熱伝導グリー
ス６０と同じものである。

【００３１】図３および図７に示すように、放熱フィン
３４は放熱部３０Ｄの一方の面４８側に位置しており、
プレート部材３６は、放熱部３０Ｄの他方の面６２に位
置している。すなわち放熱フィン３４とプレート部材３
６は、放熱部３０Ｄを介して反対側に配置されている。
このようにプレート部材３６と放熱フィン３４がヒート
パイプの放熱部３０Ｄを挟んだ状態で、プレート部材３
６は放熱フィン３４に対して次のような要領で機械的に
固定されている。

【００３２】プレート部材３６は複数の爪状部材６６を
有している。この爪状部材６６は、放熱フィン３４の挿
入穴６８に挿入された後に、図８に示すようにほぼＬ字
型にカシメて曲げることにより、プレート部材３６と放
熱フィン３４は放熱部３０Ｄを挟んだ状態で固定するこ
とができる。このように固定すると、プレート部材３６
は、放熱フィン３４とヒートパイプの放熱部３０Ｄおよ
びプレート部材３６の接触圧を上げて、しかも高熱伝導
グリース６０，６４を用いて密着度を上げて締め付ける
ようにして強固にしかも確実に固定することができるの
である。これによって、放熱部３０Ｄとプレート部材３
６および放熱フィン３４の間における熱の伝導性を上げ
ることができる。しかも従来必要であったヒートパイプ
と放熱フィンの半田付けによる接合が不要になる。

【００３３】プレート部材３６は、放熱部３０Ｄにおけ
る熱拡散用のプレートの機能を果たしている。すなわち
このプレート部材３６は、ヒートパイプの放熱部３０Ｄ
の熱をそのプレート部材３６の面積を用いて熱拡散する
効果を持っており、図２に示すファンモータ１６からの
空気流が放熱フィン３４に接触した際に空気流の漏れを
生じさせずに、図９に示すように放熱部３０Ｄと放熱フ
ィン３４の間の空間ＳＰにおいて乱流を発生させること
ができこの乱流により冷却効果を高めることができる。

【００３４】この様子は図９に示している。図９におい
て、ファンモータのファン１８からの空気流７０は、放
熱フィン３４とヒートパイプの放熱部３０Ｄおよびプレ
ート部材３６に向けて送られてくる。この空気流７０
は、放熱フィン３４の板状フィン部５６に沿ってＳ１の
方向に移動するとともに、Ｓ２の方向に沿って、隣接す
る放熱部３０Ｄの間に入り込む。このように入り込んだ
空気流は空間ＳＰにおいて乱流を発生して、各放熱部３
０Ｄの冷却を促進した後に、Ｓ１の方向とＳ２の方向の
空気流はＳ３に沿って流れていく。このように、プレー
ト部材３６は、空気流７０が放熱フィン３４に達した時
にこの空気流７０の漏れを生じさせずに、乱流を発生さ
せることにより、放熱部３０Ｄと放熱フィン３４の冷却
効果を上げることができる。

【００３５】図１０は、図９の本発明の実施の形態と比
較するための比較例を示している。この比較例では、各
ヒートパイプの放熱部３０Ｄは斜線で示すベースプレー
ト２００により相互に固定されており、隣接の放熱部３
０Ｄの間は充填されていることから、空気流７０の乱流
は生じない。このようにベースプレート２００がある場
合には、ファンモータからの空気流７０の抵抗となり圧
力損失の増大の原因となる。

【００３６】次に、上述した冷却装置１０の使用例につ
いて説明する。図２に示すファンモータ１６が作動する
と、ファン１８が図９に示すように空気流７０を冷却フ
ィン３４、ヒートパイプの放熱部３０Ｄに向けて送る。
図２に示す電子素子１５が作動すると熱が発生するが、
この電子素子１５の熱は受熱ブロック３２に対して熱伝
導シート４０を介して伝達される。受熱ブロック３２に
伝達された熱は、各ヒートパイプ３０の入熱部３０Ｃに
熱伝達される。これによってヒートパイプ３０に封入さ
れている入熱部３０Ｃにある動作液が加熱されて蒸発す
る。この動作液の気化により得られた蒸気は、ヒートパ
イプ３０の入熱部３０Ｃからヒートパイプ３０の放熱部
３０Ｄに移動する。放熱部３０Ｄでは、蒸気から熱放出
が行われて、蒸気は凝縮して再度動作液になる。

【００３７】蒸気から放出された熱は、ヒートパイプ３
０の放熱部３０Ｄの壁に伝達されて、さらに放熱フィン
３４に伝達されて効率よく空気中に放出される。そして
図９に示すようにファン１８からの空気流が、放熱フィ
ン３４の冷却効果を高めるとともに、ヒートパイプ３０
の放熱部３０Ｄの冷却効果も高めることができるのであ
る。動作液はヒートパイプ３０の放熱部３０Ｄからヒー
トパイプ３０の入熱部３０Ｃに循環する。

【００３８】図１１と図１２は本発明の別の実施の形態
を示している。図１１と図１２に示す実施の形態が図３
と図４に示す実施の形態と異なるのは、プレート部材３
６の構造である。図１１と図１２の実施の形態のその他
の構成要素については、図３と図４の対応する構成要素
と同じであるので同じ符号を記してその説明を用いるこ
とにする。

【００３９】図１１と図１２におけるプレート部材３６
は、切り起して立てて設けた放熱フィン２２０を有して
いる。このフィン２２０は、プレート部材３６とヒート
パイプの放熱部３０Ｄと接合していない開放部分に立て
て設けられている。すなわちフィン２２０はヒートパイ
プ３０の放熱部３０Ｄの間の隙間に対応した位置に、放
熱フィン３４に向けて立てて設けられている。これによ
り、プレート部材３６は、放熱部３０Ｄの間の隙間にお
いてさらに放熱面積を稼ぐことができ、冷却効果を向上
させることができる。

【００４０】図１３と図１４は、本発明のさらに別の実
施の形態を示している。図１３と図１４の実施の形態で
は、プレート部材３６とヒートパイプ３０の放熱部３０
Ｄおよび放熱フィン３４との接合構造が異なる。図１３
と図１４の実施の形態において図３と図４の実施の形態
と同じ部分には同じ符号を記してその説明を用いること
にする。

【００４１】図１３と図１４において、プレート部材３
６の爪状部材２３０は、放熱フィン３４に設けた取り付
け用孔部２４０に対してヒートパイプの放熱部３０Ｄに
対して圧力を加えるようにして単に引っ掛ける構造にな
っている。これにより図３と図４の実施の形態で必要で
あった爪状部材６６のカシメ工程が不要になり、プレー
ト部材３６、放熱部３０Ｄおよび放熱フィン３４の連結
構造作業が簡単になる。

【００４２】ここで、本発明の実施の形態における各要
素の寸法例等を説明しておく。ヒートパイプは銅で形成
し、ヒートパイプの全長は９４ｍｍ、幅は６．７ｍｍ、
厚さは２ｍｍである。受熱ブロックは、アルミニウム合
金からなり材料ＤＭＳＩ（菱化マックス株式会社の高熱
伝導合金の商品名）を使用したダイカスト成形からな
る。受熱ブロックの長さは３９．１５ｍｍ、幅は４１ｍ
ｍ、厚さは３ｍｍである。電子素子はＣＰＵである。放
熱フィンはアルミニウム合金を材料とする厚さ０．３ｍ
ｍの板材に電気メッキ方式による直接銅メッキ１０μｍ
を施している。放熱フィンはこの材料を折り曲げて形成
した。放熱フィンのフィン部はフィン方向（縦）が４
６．５ｍｍ、横が４６．５ｍｍ、高さが７．３ｍｍ、フ
ィン間隔が１．６ｍｍで折り曲げて形成されている。カ
バープレート（プレート部材）はアルミニウム合金から
なり、縦が４６．５ｍｍ、横が４０ｍｍ、板厚が０．６
ｍｍで形成されており、３本のヒートパイプを放熱フィ
ンを抱えることができるように、等間隔に爪状部材が設
けられている。ヒートパイプの３本中の両側２本は放熱
フィンへの熱伝達が効率良くなるようにヒートパイプに
曲げ加工を施し、間隔（たとえば１４．８ｍｍ）を広げ
て配置されている。本発明は前述した実施の形態に限定
されることなく、種種に変形して実施することができ
る。

【００４３】本発明の実施の形態では、電子素子から発
生する熱を、放熱面積を稼ぐために設けられたフィンを
立設した金属の受熱ブロックに伝達するとともに、偏平
型ヒートパイプの片端部には、この受熱ブロックが取り
付けられている。受熱ブロックが取り付けられている反
対側の偏平型ヒートパイプ端部には、波形状に構成され
たコルゲート状の放熱フィンが取り付けられている。放
熱フィンは、偏平型ヒートパイプに直接高熱伝導グリー
ス等を介して取り付けられ、それを固定するために爪状
のピンが配置されたカバープレートが高熱伝導グリース
等を介して、偏平型ヒートパイプに取り付けられてい
る。放熱フィンには、カバープレートのピンが挿入され
る穴があいている。すなわち偏平型ヒートパイプを、高
熱伝導グリースを介してコルゲートフィンとカバープレ
ートによって挟み、確実にかつ強固にコルゲートフィン
と偏平型ヒートパイプの密着度を上げるために締め付け
ている。

【００４４】偏平型ヒートパイプを用いることにより、
電子素子の熱量が多くなった場合でも、厚み方向を維持
したまま、幅方向を広げることで対応が可能である。こ
れにより、冷却装置と電子機器の厚みの増加を防げる。
ヒートパイプを中央に集中しては配置せず、しかもベー
スプレート使用しヒートパイプを取り付けるタイプのヒ
ートシンクではないので、ファンモータからの空気流の
妨げにならず圧力損失の低下に貢献できる。コルゲート
形の放熱フィンを直接ヒートパイプに取り付けること
で、放熱フィンに接触していないヒートパイプ面にファ
ンモータの空気流が直接接触するので、冷却性が向上す
る。

【００４５】ヒートパイプに取り付けられた放熱フィン
と反対側に配置されたカバープレートは、ヒートパイプ
を挟み放熱フィンに取り付けられているのでファンモー
タからの空気流の漏れを規制し、且つ、乱流の発生を促
すので、良い冷却効果を得られる。つまり、ヒートパイ
プの放熱フィンとは反対側にカバープレートを設けるこ
とにより、放熱フィンへあてられていたファンモータか
らの空気流が、カバープレートにより漏れずさらにヒー
トパイプ間で乱流が発生し直接ヒートパイプに空気流が
接触するので、冷却効果が向上できる。カバープレート
は、ヒートパイプに高熱伝導グリース等を介して取り付
けられているので、熱拡散（ヒートスプレッダー）的な
効果をもたせることができる。カバープレートには、熱
拡散効果だけではなく、フィン等を立設することで、放
熱効果をもたせることも可能である。上記のような結
果、電子素子の過熱が防止される。

【００４６】ヒートパイプの放熱部の断面を偏平にして
平面形成し、放熱フィンの当接面と接することにより高
熱伝導グリースを用いた接合が可能としている。またヒ
ートパイプと放熱フィンの接合に半田を用いることがな
いので、別途半田溶融用のリフロー炉等の設備を用意す
る必要がない。地球環境に対してやさしくないＳｕ−Ｐ
ｂ系低融点半田（融点がヒートパイプが破裂しない温
度）を使用する必要がない。半田を用いるためには、放
熱フィンの材料を銅合金や銅メッキを施したものを使用
することが必要であるが、高熱伝導グリースを用いるこ
とでアルミニウム合金等で使用することが可能。アルミ
ニウム合金でろうつけ（半田付け）をするには、アルミ
ニウムの融点に近いろう材を使用する場合が多く、温度
管理が難しいが、高熱伝導グリースを用いることで解決
できる。

【００４７】電子素子の発熱量により丸状ヒートパイプ
径を大きくして空気流の圧力損失が大きくなっていた
が、ヒートパイプの断面が偏平状でありヒートシンクに
対して片側に寄っており、発熱量に対してヒートパイプ
厚を変更せずに幅のみを広くすることで対応ができるの
で、圧力損失に影響が少ない。カバープレートにヒート
パイプを挟んだ状態で放熱フィンとカシメるための爪状
部材を設けている。これによって効果的に放熱フィンと
ヒートパイプ、カバープレートの接触圧を向上して、外
部振動により放熱フィンとヒートパイプ、カバープレー
トの緩み無く接合固定することができる。

【００４８】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、本発明の
冷却装置を有する電子機器として、携帯型のコンピュー
タを例に挙げているが、これに限らず他の種類の電子機
器であっても勿論構わない。放熱フィンの形状は他の形
状のものを採用することも勿論可能である。ヒートパイ
プの本数は３本に限らず１本あるいは２本あるいは４本
以上であっても勿論構わない。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電子素子の発生する熱を効率よく放熱して電子素子を冷
却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却装置の好ましい実施の形態を有す
る電子機器の一例を示す斜視図。

【図２】図１の電子機器のＣ−Ｃにおける断面構造例を
示す図。

【図３】冷却装置の構造を示す側面図。

【図４】冷却装置の平面図。

【図５】冷却装置のヒートパイプの形状例を示す平面
図。

【図６】ヒートパイプの断面構造例を示す図。

【図７】プレート部材、ヒートパイプの放熱部および放
熱フィンの連結構造例を示す図。

【図８】図７の連結構造例のＦ−Ｆにおける断面図。

【図９】本発明の実施の形態における空気流の流れの例
を示す図。

【図１０】図９の本発明の実施の形態の空気流の流れに
比較するための比較例を示す図。

【図１１】本発明の別の実施の形態を示す側面図。

【図１２】図１１の実施の形態の平面図。

【図１３】本発明のさらに別の実施の形態を示す断面
図。

【図１４】図１３の実施の形態の平面図。

【図１５】従来の冷却装置を示す図。

【符号の説明】

１・・・コンピュータ（電子機器）、１０・・・冷却装
置、１５・・・電子素子、２０・・・回路基板、３０・
・・ヒートパイプ、３０Ｃ・・・ヒートパイプの入熱
部、３０Ｄ・・・ヒートパイプの放熱部、３２・・・受
熱ブロック、６６・・・爪状部材、６８・・・挿入穴、
Ｌ・・・ヒートパイプの入熱部の間隔、Ｌ１・・・ヒー
トパイプの放熱部の間隔

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 23/46 Ｂ Ｇ０６Ｆ 1/00 ３６０Ａ ３６０Ｃ

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熱するため
   の冷却装置であり、断面偏平型のヒートパイプと、 前記ヒートパイプの一方の部分である入熱部に取り付け
   られて、前記電子素子の熱を受ける受熱ブロックと、 前記ヒートパイプの他方の部分である放熱部に取り付け
   られて、前記受熱ブロックと前記ヒートパイプを通じて
   伝達されてきた前記電子素子の熱を放熱するための放熱
   フィンと、 前記ヒートパイプをはさんで前記放熱フィンとは反対側
   に位置し、前記放熱フィンを前記ヒートパイプの前記放
   熱部に対して高熱伝導材を介して直接固定するための熱
   拡散用のプレート部材と、を備えることを特徴とする冷
   却装置。
2. 【請求項２】 前記プレート部材は、前記放熱フィンを
   前記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材
   を介してカシメにより直接固定するための爪状部材を有
   している請求項１に記載の冷却装置。
3. 【請求項３】 前記プレート部材の前記爪状部材を挿入
   するために、前記放熱フィンには前記爪状部材を挿入す
   る挿入穴が形成されており、前記挿入穴に挿入された前
   記爪状部材は、カシメることにより前記放熱フィンを前
   記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材を
   介して直接固定する請求項２に記載の冷却装置。
4. 【請求項４】 複数本の前記ヒートパイプを有し、隣り
   合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔が、前記隣り
   合う前記ヒートパイプの前記入熱部の間隔に比べて大き
   く設定されている請求項１に記載の冷却装置。
5. 【請求項５】 前記プレート部材は、前記プレート部材
   から立てて設けられた追加のフィンを有し、前記フィン
   は前記隣り合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔に
   対応した位置に設けられている請求項４に記載の冷却装
   置。
6. 【請求項６】 電子素子から発生する熱を放熱するため
   の冷却装置を有する電子機器であり、 前記冷却装置は、 断面偏平型のヒートパイプと、 前記ヒートパイプの一方の部分である入熱部に取り付け
   られて、前記電子素子の熱を受ける受熱ブロックと、 前記ヒートパイプの他方の部分である放熱部に取り付け
   られて、前記受熱ブロックと前記ヒートパイプを通じて
   伝達されてきた前記電子素子の熱を放熱するための放熱
   フィンと、 前記ヒートパイプをはさんで前記放熱フィンとは反対側
   に位置し、前記放熱フィンを前記ヒートパイプの前記放
   熱部に対して高熱伝導材を介して直接固定するための熱
   拡散用のプレート部材と、を備えることを特徴とする冷
   却装置を有する電子機器。
7. 【請求項７】 前記プレート部材は、前記放熱フィンを
   前記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材
   を介してカシメにより直接固定するための爪状部材を有
   している請求項６に記載の冷却装置を有する電子機器。
8. 【請求項８】 前記プレート部材の前記爪状部材を挿入
   するために、前記放熱フィンには前記爪状部材を挿入す
   る挿入穴が形成されており、前記挿入穴に挿入された前
   記爪状部材は、カシメることにより前記放熱フィンを前
   記ヒートパイプの前記放熱部に対して前記高熱伝導材を
   介して直接固定する請求項７に記載の冷却装置を有する
   電子機器。
9. 【請求項９】 複数本の前記ヒートパイプを有し、隣り
   合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔が、前記隣り
   合う前記ヒートパイプの前記入熱部の間隔に比べて大き
   く設定されている請求項６に記載の冷却装置を有する電
   子機器。
10. 【請求項１０】 前記プレート部材は、前記プレート部
    材から立てて設けられた追加のフィンを有し、前記フィ
    ンは前記隣り合う前記ヒートパイプの前記放熱部の間隔
    に対応した位置に設けられている請求項９に記載の冷却
    装置を有する電子機器。