JP2015002225A - 電子部品の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体の密閉性を維持しながらその筐体内に電子部品を組み付けやすくすることができる電子部品の冷却装置を提供する。
【解決手段】所定の筐体６の内部に収容される電子部品１に、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体の潜熱として熱輸送するヒートパイプ７の一端部７ａが熱伝達可能に接続されており、ヒートパイプ７の他端部７ｂが筐体６の外部に設けられたヒートシンク８に熱伝達可能に接続されている電子部品１の冷却装置において、筐体６は、電子部品１を収容する収容体４と、収容体４を開閉するように構成されかつヒートシンク８が取り付けられるカバー部材５と、カバー部材５に形成されかつヒートパイプ７が挿通される挿通孔５ｃとを備え、カバー部材５は複数の分割体５ａ，５ｂによって構成されており、挿通孔５ｃは隣接して配置される分割体５ａ，５ｂ同士によって構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、所定の筐体内に収容されている中央演算処理装置（ＣＰＵ）や記憶素子などの電子部品を冷却する装置に関するものである。

この種の装置の一例が特許文献１に記載されている。その特許文献１に記載された装置は、筐体内にＣＰＵやチップセットなどの電子部品を実装した基板が収容されており、それらの電子部品が発する熱を第１ヒートパイプによって筐体の外部に設けたヒートシンクに熱輸送するように構成されている。具体的には、この第１ヒートパイプは筐体の内外を連通する挿入孔に挿入されており、その一端部が電子部品に形成された凹部に嵌め込まれており、また、他端部がヒートシンクに形成された凹部に嵌め込まれている。この第１ヒートパイプと挿入孔との間隙は半田によって塞がれている。さらに、上記の筐体とヒートシンクとは第２ヒートパイプによって熱伝達可能に接続されている。そのため、特許文献１に記載された装置によれば、電子部品および筐体内の熱を第１ヒートパイプおよび第２ヒートパイプによって筐体の外部に効率的に放熱できる、とされている。

また特許文献２に記載された装置では、配電盤内に、電子部品を収容した筐体が配置されている。上記の電子部品は熱伝導性を有する基板上に実装されており、その基板の端部が、筐体に取り付けられたヒートシンクに固定されている。このヒートシンクにおける上記の基板とは反対側の部分は筐体の外部に露出しており、その部分がペルチェ素子の吸熱面に密着されている。一方、そのペルチェ素子の放熱面はヒートパイプの一端部に密着されている。ヒートパイプの他端部には放熱用のフィンが設けられており、また、配電盤の外部に露出されている。そして、そのフィンに対してファンから送風するよう構成されている。そのため、特許文献２に記載された装置によれば、ペルチェ素子を動作させることによって配電盤内の電子部品を直接的に冷却できる、とされている。

さらに特許文献３には、筐体内に収容されている電子部品の熱を、複数のヒートパイプを介して筐体の外部に配置したヒートシンクに熱輸送するように構成された装置が記載されている。具体的には、電子部品に錐台形状の集熱用ヒートパイプが熱伝達可能に接続され、ヒートシンクに錐台形状の放熱用ヒートパイプが熱伝達可能に接続されている。上記の集熱用ヒートパイプおよび放熱用ヒートパイプは、要は、ベーパーチャンバーとして機能するように構成されている。そしてこれらのベーパーチャンバー同士が、複数の連結用ヒートパイプを介して熱伝達可能に接続されている。そのため、特許文献３に記載された装置によれば、電子部品を良好に冷却できる、とされている。

特開２０１０−７３９９８号公報 特開平１１−１４５６６４号公報 特開平９−３２９３９４号公報

上述した特許文献１に記載された構成では、第１ヒートパイプの端部を電子部品やヒートシンクに形成した凹部に嵌め込むことによりこれらの部材同士を接続するように構成されている。そのため、筐体内に電子部品が収容されている場合に、挿入孔から第１ヒートパイプを挿入してその一端部を電子部品の凹部に嵌め込むとすれば、きわめて困難な作業を余儀なくされる可能性がある。また特許文献２に記載された構成では、ペルチェ素子を動作させる分、電力の消費量が増大する。また、ペルチェ素子を設ける分、部品点数が増加して材料コストや製造コストが増大する可能性がある。さらに特許文献３に記載された構成では、電子部品の熱が、集熱用ヒートパイプ、連結用ヒートパイプ、放熱用ヒートパイプ、ヒートシンクの順に熱伝達される。つまり、熱的に接続される箇所が多いため、装置全体としての熱抵抗が増大して放熱性が低下する可能性がある。また、組付けの作業性が必ずしも良好とは言い得ない。

この発明は、上記の課題に着目してなされたものであって、筐体の密閉性を維持しながらその筐体内に電子部品を組み付けやすくすることができる電子部品の冷却装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、所定の筐体の内部に収容される電子部品に、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体の潜熱として熱輸送するヒートパイプの一端部が熱伝達可能に接続されており、前記ヒートパイプの他端部が前記筐体の外部に設けられたヒートシンクに熱伝達可能に接続されている前記電子部品の冷却装置において、前記筐体は、前記電子部品を収容する収容体と、前記収容体を開閉するように構成されかつ前記ヒートシンクが取り付けられるカバー部材と、前記カバー部材に形成されかつ前記ヒートパイプが挿通される挿通孔とを備え、前記カバー部材は、複数の分割体によって構成されており、前記挿通孔は、隣接して配置される前記分割体同士によって構成されていることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ヒートシンクは、前記複数の分割体のうちいずれか一つの分割体に取り付けられていることを特徴とする電子部品の冷却装置である。

この発明によれば、電子部品を収容する筐体は収容体とその収容体を開閉するカバー部材とによって構成されており、上記のカバー部材には電子部品とヒートシンクとを熱伝達可能に接続するヒートパイプが挿通される挿通孔が形成されている。また、カバー部材は複数の分割体によって構成されおり、隣接して配置される分割体同士によって上述した挿通孔が構成されている。そのため、収容体に電子部品を取り付ける場合には、カバー部材を収容体から取り外すことにより、筐体を開いた状態にできるので、上述した取り付け作業を容易に行うことができる。またカバー部材にヒートシンクを取り付ける場合には、上述したように取り外したカバー部材や分割体にヒートシンクを取り付ければよいので、この取り付け作業も容易に行うことができる。上記のヒートシンクは、複数の分割体のうちいずれか一つの分割体に偏って配置された状態で取り付けられるため、他の分割体を収容体から取り外しておけば、電子部品およびヒートシンクに対するヒートパイプの接続を確認しながらこれらの部材を組み付けることも可能になる。そして、挿通孔を塞ぐようにカバー部材にヒートシンクを取り付けることにより、筐体を密閉状態にすることができる。

この発明におけるカバー部材の一例を示す図である。 この発明に係る電子部品の冷却装置の一例を示す図であって、（ａ）は平面図であって、（ｂ）は（ａ）に示すII−II線に沿う断面図である。

つぎにこの発明を具体的に説明する。図２は、この発明に係る電子部品１の冷却装置の一例を示す図であって、（ａ）は平面図であって、（ｂ）は（ａ）に示すII−II線に沿う断面図である。電子部品１は基板２上にソケット３を介して実装されており、その基板２が収容体４の内部にネジやボルトなどの固定部材（図示せず）によって固定されている。上記の収容体４は、図２の（ｂ）における上方部分が開口しており、その開口端部４ａにカバー部材５が設けられている。つまり上記の収容体４とカバー部材５とによって、電子部品１を収容する筐体６が構成されている。なお、開口端部４ａとカバー部材５との間のクリアランスを狭くしたり、開口端部４ａとカバー部材５との間にシール部材を設けたりすることにより、収容体４とカバー部材５との密着性を高めるように構成してもよい。

図１は、この発明におけるカバー部材５の一例を示す図であって、カバー部材５は、ここに示す例では、２つの分割体５ａ，５ｂによって構成されている。それらの分割体５ａ，５ｂは隣接して配置されており、また図１に示すように、分割体５ａ，５ｂに亘って挿通孔５ｃが形成されている。この挿通孔５ｃは、カバー部材５の厚み方向に貫通して形成されている。より具体的には、上記の挿通孔５ｃは、分割体５ａに形成された長方形状の長孔５ｄと、分割体５ｂに形成された半円形状の孔５ｅとによって構成されている。上記の長孔５ｄには、ヒートパイプ７の凝縮部が配置されるようになっている。つまり、長孔５ｄの幅は、ヒートパイプ７の外径とほぼ同じかその外径よりも若干大きく形成されている。また、孔５ｅの直径は上記の長孔５ｄの幅とほぼ同じに形成されている。さらにこの発明では、図２に示すように、挿通孔５ｃを塞ぐように、カバー部材５における分割体５ａ側にヒートシンク８が偏って配置され、この状態で固定部材９によってカバー部材５に取り付けられている。つまりカバー部材５によって開口端部４ａを閉じると、筐体６が密閉状態になるように構成されている。

上記のヒートシンク８は従来知られている構成のものであって、伝達された熱と外気との間で熱交換を行う複数のフィン８ａを有している。このようにヒートシンク８は外気との間で熱交換を行うため、例えば銅やアルミニウム、あるいはそれらの合金などによって構成されていることが好ましい。

上記のヒートパイプ７は、図２の（ｂ）に示すように、クランク形状に曲げ加工されており、その両端部が互いに平行になっている。そのヒートパイプ７の一端部７ａが電子部品１に熱伝達可能に接続されており、ヒートパイプ７の他端部７ｂが長孔５ｄにおいて、ヒートシンク８に熱伝達可能に接続されている。

そのヒートパイプ７の基本的な構成は、従来知られている通りであり、その構成を簡単に説明すると、ヒートパイプ７は空気などの非凝縮性の気体を脱気したコンテナの内部に、目的とする温度範囲で蒸発および凝縮する作動流体が封入されて構成されている。そのコンテナは、要は、気密性のある中空の容器であり、例えば中空管が使用される。このコンテナは、その内部と外部との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導性を有する素材で構成されていることが好ましく、例えば銅管やステンレス管を使用することが好ましい。なお、コンテナの内部に、作動流体の流路となり、また毛管現象を生じるウイックや溝を設けてもよい。作動流体は加熱されて蒸発し、かつ放熱して凝縮することにより、潜熱の形で熱を輸送する流体であり、その一例を挙げると、水やアルコール、代替フロンなどが使用される。したがって、上述した構成のヒートパイプ７では、コンテナの一部に熱を加え、かつ他の一部を冷却すると、作動流体が加熱されて蒸発し、その蒸気が温度および圧力の低い箇所に向けて流動し、その後、放熱して凝縮する。この発明では、図２の（ｂ）に示すように、ヒートパイプ７の一端部７ａが作動流体が蒸発する蒸発部となっており、他端部７ｂが作動流体蒸気が放熱して凝縮する凝縮部となっている。

したがって、上記のように構成されたこの発明に係る電子部品の冷却装置によれば、カバー部材５を収容体４の開口端部４ａから取り外すことによって筐体６を開閉できる。そのため、収容体４に対する基板２の取り付け作業や、分割体５ａに対するヒートシンク８の取り付け作業を容易に行うことができる。また、分割体５ａにヒートシンク８が取り付けられているため、例えば、分割体５ｂを取り外しておけば、電子部品１とヒートパイプ７の蒸発部７ａとの接続や、ヒートシンク８とヒートパイプ７の凝縮部７ｂとの接続を目視で確認しながら行うことができる。さらに、上記のヒートシンク８は挿通孔５ｃを塞ぐようにカバー部材５に取り付けられているため、カバー部材５によって開口端部４ａを閉じれば、筐体６を密閉状態にすることができる。そのため、外部から筐体６内への異物の侵入を防止もしくは抑制することができる。また、ヒートパイプ７によって電子部品１の熱を筐体６の外部に設けられたヒートシンク８に熱輸送するので、筐体６内に熱がこもることなく、電子部品１を効果的に冷却することができる。

１…電子部品、 ４…収容体、 ５…カバー部材、 ５ａ，５ｂ…分割体、 ５ｃ…挿通孔、 ６…筐体、 ７…ヒートパイプ、 ７ａ…蒸発部、 ７ｂ…凝縮部、 ８…ヒートシンク。

Claims (2)

1. 所定の筐体の内部に収容される電子部品に、加熱されて蒸発しかつ放熱して凝縮する作動流体の潜熱として熱輸送するヒートパイプの一端部が熱伝達可能に接続されており、前記ヒートパイプの他端部が前記筐体の外部に設けられたヒートシンクに熱伝達可能に接続されている前記電子部品の冷却装置において、
   前記筐体は、前記電子部品を収容する収容体と、前記収容体を開閉するように構成されかつ前記ヒートシンクが取り付けられるカバー部材と、前記カバー部材に形成されかつ前記ヒートパイプが挿通される挿通孔とを備え、
   前記カバー部材は、複数の分割体によって構成されており、
   前記挿通孔は、隣接して配置される前記分割体同士によって構成されている
   ことを特徴とする電子部品の冷却装置。
2. 前記ヒートシンクは、前記複数の分割体のうちいずれか一つの分割体に偏って配置された状態で取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子部品の冷却装置。

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