以下、図面を参照して、本発明に係る伝熱構造体、収納筐体ユニット及び伝熱方法の一実施形態について説明する。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の収納筐体ユニット1の概略構成を示す分解斜視図である。図2は、本実施形態の収納筐体ユニット1の平面図である。図3は、図2におけるA-A断面図である。なお、図2においては、後述する筐体カバー2bを省略して図示している。本実施形態の収納筐体ユニット1は、発熱素子Xが実装された基板Yを収納すると共に発熱素子Xの熱を外部に放熱するユニットである。本実施形態の収納筐体ユニット1は、例えば図1に示すように、筐体本体部2と、伝熱構造体3とを備えている。
筐体本体部2は、内部に発熱素子、基板Y及び伝熱構造体3を収容する箱体であり、例えば金属で形成されている。この筐体本体部2は、筐体フレーム2a(フレーム)と、筐体カバー2b(カバー体)と、ねじ2cとを備えている。例えば図3に示すように、筐体フレーム2aは、底板2a1と、側壁2a2と、台座2a3とを備えている。
なお、以下の説明においては、説明の便宜上、底板2a1側を下側、筐体カバー2b側の上側と称する。また、これらの上側下側と結ぶ方向と直交する方向を水平方向とする。ただし、本実施形態の収納筐体ユニット1の設置姿勢は、以下の説明における上側と下側とを重力方向の上側と下側とに一致させる必要はない。つまり、本実施形態の収納筐体ユニット1は、例えば、以下の説明における上側を重量方向において下方に向けて設置することも可能である。
底板2a1は、側壁2a2及び台座2a3を支持する板状とされており、平面視において矩形状とされている。なお、底板2a1の平面視形状は矩形に限定されるものはなく、変更可能である。側壁2a2は、底板2a1の縁部から上方(底板2a1の法線方向)に向けて立設された壁部であり、底板2a1の平面視形状に合わせて、平面視が矩形状とされている。この側壁2a2の4つの隅部の各々には、ねじ2cが螺合されるねじ穴が設けられている。
台座2a3は、側壁2a2に囲まれた空間の内側であって底板2a1の4つの隅部の各々に対して設けられている。これらの台座2a3は、基板Yを下方から支持すると共に、基板Yを筐体フレーム2aに固定するための固定ねじZが螺合可能な不図示のねじ穴が設けられている。基板Yは、これらの台座2a3に螺合される固定ねじZを用いて筐体フレーム2aに対して締結される。
このように、筐体フレーム2aは、底板2a1及び側壁2a2を備えることで、上方に向けて開放された容器形状とされている。筐体カバー2bは、容器形状の筐体フレーム2aの上端開口を開閉するための蓋体である。筐体カバー2bは、側壁2a2の平面視形状に合わせた板状の部材であり、4つの隅部にねじ2cを挿通可能なねじ挿通孔2b1が設けられている。
筐体カバー2bは、筐体フレーム2aの側壁2a2の上端面に当接されており、ねじ2cを用いて筐体フレーム2aに対して締結されている。このように筐体フレーム2aに対して締結された筐体カバー2bは、例えば図3に示すように、発熱素子Xに介して隙間を介して対面配置されている。
筐体本体部2は、筐体フレーム2aの底板2a1、筐体フレーム2aの側壁2a2及び筐体カバー2bで囲まれる内部空間を有している。この内部空間に、発熱素子Xが実装された基板Yと、伝熱構造体3とが収納される。
伝熱構造体3は、発熱素子Xと筐体カバー2bとを接続し、発熱素子Xの熱を筐体カバー2bに伝導することで発熱素子Xの冷却する機構である。図4は、伝熱構造体3の拡大斜視図である。図3及び図4に示すように、伝熱構造体3は、受熱ブロック4(受熱体)と、放熱体5と、ヒートパイプ6(熱伝導部)と、支持機構7と、梃子部材8と、コイルばね9(押圧弾性体)とを備えている。
受熱ブロック4は、発熱素子Xの上面に対して当接される金属製のブロック体であり、発熱素子Xから受熱する。受熱ブロック4は、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いて形成されている。この受熱ブロック4は、下面が発熱素子Xの上面に当接された下側部4aと、下側部4aの上方に配置された上側部4bとを有する。
下側部4aは、平面視で矩形状の板状の部位であり、上述のように下面に対して発熱素子Xの上面が接触されている。下側部4aの4つの隅部は、各々がコイルばね9の当接部とされている。コイルばね9の付勢力で下側部4aが下方に向けて付勢され、この結果受熱ブロック4が発熱素子Xに対して押圧されている。また、下側部4aには、支持機構7の後述する支持ねじ7bが挿通される貫通孔4a1が4つの隅部に対して設けられている。これらの貫通孔4a1は、コイルばね9が当接される部位に囲まれた範囲にて上下方向に貫通して設けられている。
上側部4bは、下側部4aの中央部から上方に向けて突出された部位であり、平面視の形状が下側部4aよりも一辺の長さ寸法が小さな矩形状とされている。上側部4bの一辺の長さ寸法は、放熱体5の一辺の長さ寸法と同一あるいは略同一とされている。このような上側部4bは、ヒートパイプ6の後述する下端部6bを回転可能に挿入するためのヒートパイプ挿入孔4cの形成するための肉厚を確保するための部位である。つまり、上側部4bが設けられることで、受熱ブロック4の上側部4bが設けられた部位の厚さ寸法が、上側部4bが設けられていない部位よりも大きくなる。
また、受熱ブロック4には、ヒートパイプ挿入孔4cが設けられている。ヒートパイプ挿入孔4cは、水平方向(上下方向と直交する方向)に直線状の延伸する孔であり、延伸方向と直交する断面での形状が円形とされている。このヒートパイプ挿入孔4cは、上述のように上側部4bが設けられた部位に形成されている。また、下側部4aの上面には、下側部4aの端部から直線状に延伸されると共にヒートパイプ挿入孔4cに連通する溝部4dが設けられている。この溝部4dの曲率は、ヒートパイプ挿入孔4cの曲率と一致されている。この溝部4dを介することで、ヒートパイプ6の下端部6bをヒートパイプ挿入孔4cに対して水平方向に出し入れすることが可能とされている。
なお、溝部4dは、ヒートパイプ挿入孔4cの両端側に設けられている。ヒートパイプ挿入孔4cの一端側のみに溝部4dを形成することも可能である。ただし、ヒートパイプ挿入孔4cの両端側に設けることにより、ヒートパイプ挿入孔4cの一方の端部と他方の端部とのどちらからでもヒートパイプ6の下端部6bを挿入することが可能となる。
放熱体5は、筐体カバー2bに対して下方から当接され、ヒートパイプ6を介して受熱ブロック4から伝熱された熱を筐体カバー2bに放熱する。例えば図4に示すように、放熱体5は、放熱ブロック5aと、サーマルインターフェイスマテリアル5b(弾性体)とを備えている。
放熱ブロック5aは、ヒートパイプ6の後述する上端部6aが接続された金属製のブロック体であり、例えば銅やアルミニウム等の熱伝導性の高い金属材料を用いて形成されている。放熱ブロック5aは、受熱ブロック4の上方に配置されており、平面視にて受熱ブロック4の上側部4bと同様に平面視形状が矩形状とされている。
放熱ブロック5aには、ヒートパイプ挿入孔5cが設けられている。ヒートパイプ挿入孔5cは、水平方向に直線状に延伸する孔であり、延伸方向と直交する断面での形状が円形とされている。この放熱ブロック5aに形成されたヒートパイプ挿入孔5cは、受熱ブロック4に形成されたヒートパイプ挿入孔4cと平行に設けられている。このようなヒートパイプ挿入孔5cは、ヒートパイプ6の上端部6aを水平方向に出し入れすることが可能とされている。
サーマルインターフェイスマテリアル5bは、放熱ブロック5aの上面に固着された熱伝導性を有するシート材である。このサーマルインターフェイスマテリアル5bは、放熱ブロック5a、筐体カバー2b及び梃子部材8よりも弾性率が低い材料で形成された弾性体である。サーマルインターフェイスマテリアル5bは、シート状に成型されたゲル状の材料で形成されており、例えばシリコンで形成することができる。
このようなサーマルインターフェイスマテリアル5bは、例えば図3に示すように、筐体本体部2の筐体カバー2bの下面に対して直接当接され、放熱ブロック5aと筐体カバー2bとの間に介挿されている。放熱体5の筐体カバー2bへの押圧力は、サーマルインターフェイスマテリアル5bの弾性率と圧縮量(すなわち厚さ寸法)にて調節することが可能である。このため、本実施形態においては、放熱体5から筐体カバー2bへの接触熱抵抗や筐体カバー2bの耐荷重に基づいて、サーマルインターフェイスマテリアル5bの弾性率や厚さ寸法が設定されている。
ヒートパイプ6は、受熱ブロック4から放熱体5に熱を伝導する熱伝導部である。ヒートパイプ6は、例えば図4に示すように、上端部6aと下端部6bとが平行となり、上端部6aの端面と下端部6bの端面とが同一方向に向けられたU字型とされている。つまり、ヒートパイプ6は、平行かつ端面が同一方向に向けられた上端部6aと下端部6bとが、湾曲部6cで接続された形状を有している。このヒートパイプ6は、内部に受熱ブロック4から受ける熱で蒸発可能な作動液が封入されており、下端部6bから上端部6aに向けて熱を高速移動させる。
ヒートパイプ6の上端部6aは、放熱ブロック5aのヒートパイプ挿入孔5cに回転可能に挿入されている。このような上端部6aは、上下方向(受熱ブロック4と放熱ブロック5aとの離間方向)と直交する方向に沿った回転軸L1を中心として回動可能に放熱ブロック5aに対して軸支されている。なお、ヒートパイプ挿入孔5cの内壁面とヒートパイプ6の上端部6aとの間には、ヒートパイプ6の上端部6aの放熱ブロック5aに対する回動を円滑とするための不図示のグリスが塗布されている。このグリスとしては、ヒートパイプ6から放熱ブロック5aへの熱伝導及びヒートパイプ6の回動を阻害しないよう、熱伝導性及び流動性が高いものが好ましい。
ヒートパイプ6の下端部6bは、受熱ブロック4のヒートパイプ挿入孔4cに回転可能に挿入されている。このような下端部6bは、上下方向と直交する方向に沿った回転軸L2を中心として回動可能に受熱ブロック4に対して軸支されている。なお、ヒートパイプ挿入孔4cの内壁面とヒートパイプ6の下端部6bとの間には、ヒートパイプ6の下端部6bの受熱ブロック4に対する回動を円滑とするための不図示のグリスが塗布されている。このグリスとしては、受熱ブロック4からヒートパイプ6への熱伝導及びヒートパイプ6の回動を阻害しないよう、熱伝導性及び流動性が高いものが好ましい。
このようにヒートパイプ6は、一端部(下端部6b)が受熱ブロック4と放熱体5との離間方向と直交する方向に沿った回転軸L2を中心として回動可能に受熱ブロック4に対して軸支され、他端部(上端部6a)が一端部(下端部6b)の回転軸L2と平行な回転軸L1を中心として回動可能に放熱体5に対して軸支されている。
図5は、上述の受熱ブロック4、放熱体5及びヒートパイプ6を含む模式的に側面図である。この図に示すように、受熱ブロック4、放熱体5及びヒートパイプ6はリンク機構を形成している。放熱体5が固定された状態で、ヒートパイプ6が下端部6bを中心として回動すると、受熱ブロック4が水平姿勢を維持した状態でヒートパイプ6の下端部6bを中心として回動される。つまり、本実施形態においては、ヒートパイプ6が下端部6bを中心として回動することで、上下方向において受熱ブロック4と放熱体5との離間距離が変更される。このように、本実施形態においては、ヒートパイプ6は、受熱ブロック4と放熱体5との離間距離を変更可能に受熱ブロック4と放熱体5とを接続している。このため、受熱ブロック4と発熱素子Xとの間で発生する圧縮荷重と、放熱体5と筐体カバー2bとの間で発生する圧縮荷重を独立して調整することが可能となる。
支持機構7は、筐体フレーム2aに固定されており、梃子部材8を軸支する機構である。例えば図3及び図4に示すように、支持機構7は、スタンドオフ7aと、支持ねじ7bと、梃子保持機構7c(梃子支持部)とを備えている。
スタンドオフ7aは、筐体フレーム2aに対して直接的に固定され、支持機構7の土台となる部位である。図1に示すように、スタンドオフ7aは、矩形の頂部の各々に配置されるように4箇所に設けられている。各々のスタンドオフ7aは、支持ねじ7bの下端部が螺合されるねじ穴を有している。図3に示すように、各々のスタンドオフ7aは、上部が基板Yに設けられた開口に嵌合されており、基板Yの上方から支持ねじ7bをねじ穴に螺合可能とされている。なお、スタンドオフ7fを設けずに、筐体フレーム2aに雌ねじが形成された突起部を設けても良い。また、スタンドオフ7fを設けずに、支持ねじ7bに換えて支持棒を筐体フレーム2aに圧入するようにしても良い。
支持ねじ7bは、雄ねじが形成された下端部をスタンドオフ7aに螺合させることで立設されたねじである。支持ねじ7bは、各々のスタンドオフ7aに対して設けられており、本実施形態において4本設けられている。支持ねじ7bの上端部には、梃子保持機構7cを上下方向への移動を規制した状態で保持するための切欠部7b1が設けられている。これらの切欠部7b1は、例えば図3に示すように、受熱ブロック4よりも上方でかつ放熱体5よりも下方に設けられている。これらの切欠部7b1に梃子保持機構7cが嵌合されることで、梃子保持機構7cが上下方向にて受熱ブロック4と放熱体5との間にて支持されている。
梃子保持機構7cは、梃子部材8を傾動可能に支持する機構であり、基部プレート7c1と、立設板7c2とを備えている。基部プレート7c1は、立設板7c2が上面に対して設けられた板部材であり、表裏面を上下方向に向けて配置されている。例えば図2に示すように、支持ねじ7bの切欠部7b1が設けられた部位を側方から出し入れ可能とする凹部7c3が4箇所に形成されている。例えば、支持ねじ7bは、スタンドオフ7aから取り外された状態で凹部7c3に側方から差し込まれ、その後に支持ねじ7bをスタンドオフ7aに螺合することで基部プレート7c1が固定される。このように基部プレート7c1が支持ねじ7bに固定されることで、梃子保持機構7cが固定される。つまり、梃子保持機構7cは、支持ねじ7b及びスタンドオフ7aを介して筐体フレーム2aに固定されている。
なお、図2に示すように、ヒートパイプ6は、上端部6aが基部プレート7c1の上方に配置され、下端部6bが基部プレート7c1の下方に配置され、基部プレート7c1との干渉を避けるように湾曲部6cが設けられている。また、湾曲部6cは、ヒートパイプ6が下端部6bを中心として回動した場合であっても、湾曲部6cが基部プレート7c1の縁部と接触しないように形状設定されている。
立設板7c2は、例えば図2に示すように、梃子部材8を間に挟み込むようにして2つ設けられた板状の部材である。これらの立設板7c2は、梃子部材8を間に挟んで対向配置されており、各々が梃子部材8を傾動可能に保持している。各々の立設板7c2には、梃子部材8の後述する軸部8bを回動可能に支持する軸支孔が設けられている。これらの軸支孔に梃子部材8の軸部8bが挿入されることで、梃子部材8が傾動可能に保持される。
梃子部材8は、筐体カバー2bと放熱体5とに接続され、筐体カバー2bから受ける反力を、放熱体5を筐体カバー2bに向ける押圧力に変換する部材である。例えば図3に示すように、梃子部材8は、梃子本体部8aと、軸部8bとを有している。
梃子本体部8aは、軸部8bから放熱体5の下面に向けて延伸する作用点側部位8a1と、軸部8bから筐体カバー2bの下面に向けて延伸する力点側部位8a2とを有している。図3に示すように、本実施形態において軸部8bは、放熱体5の下方であって放熱体5の僅かに外側に配置されている。作用点側部位8a1は、このような軸部8bから放熱体5に向けて斜め上方に延伸している。力点側部位8a2は、このような軸部8bから放熱体5と反対側に向けて斜め上方に延伸している。
作用点側部位8a1は、先端が軸部8bよりも上方に位置しており、この先端が放熱体5の下面に当接されている。作用点側部位8a1の先端は、放熱体5の下面に対して摺動可能に当接されている。力点側部位8a2は、先端が軸部8bよりも上方で作用点側部位8a1の先端よりも上方に位置しており、この先端が筐体カバー2bの下面に当接されている。力点側部位8a2の先端は、筐体カバー2bの下面に対して摺動可能に当接されている。
作用点側部位8a1の先端は、梃子の作用点とされ、放熱体5を筐体カバー2bに向けて(上方に向けて)押圧する。力点側部位8a2の先端は、梃子の力点とされ、筐体カバー2bから下方に向けて押圧される。このような梃子部材8では、力点側部位8a2の軸部8bから先端までの長さ寸法は、作用点側部位8a1の軸部8bから先端までの長さ寸法よりも大きい。また、力点側部位8a2の先端は、作用点側部位8a1の先端よりも高い位置にある。また、軸部8bからの水平方向における力点側部位8a2の先端までの離間距離は、軸部8bからの水平方向における作用点側部位8a1の先端までの離間距離よりも大きい。
軸部8bは、梃子本体部8aの側面から側方に向けて突出して設けられており、作用点側部位8a1と力点側部位8a2との境界部分に配置されている。この軸部8bは、立設板7c2の軸支孔に回転可能に挿入されている。このような軸部8bは、梃子本体部8aの両側に対して設けられており、1つの梃子部材8に対して2つ設けられている。1つの梃子部材8に設けられた2つの軸部8bは、同一直線上に重なるように突出されている。これらの軸部8bは、梃子の支点とされる。
図3に示すように、本実施形態においては、ヒートパイプ6を挟んで2つの梃子部材8が線対称に設けられている。これらの梃子部材8は、上述のように放熱体5がヒートパイプ6の下端部6bを中心として回動する際の水平方向への移動方向に沿って配列されている。放熱体5の回動による移動距離は僅かであるが、放熱体5の水平移動に伴って作用点側部位8a1の先端が放熱体5の下面から脱離しないように、梃子部材8は配置されている。具体的には、推定される放熱体5の水平方向の移動距離よりも、放熱体5の縁からヒートパイプ6の上端部6a側に寄った位置にて、作用点側部位8a1の先端が放熱体5の下面に当接している。
これらの梃子部材8は、放熱体5を下方から支持している。筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、ヒートパイプ6の下端部6bを中心とする回動軌跡の頂点から変位した位置にて、梃子部材8にて支持される。つまり、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、上方への移動余地を残した状態で、梃子部材8にて支持されている。また、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、梃子部材8の力点側部位8a2の先端が放熱体5の上面よりも上方に位置されている。
コイルばね9は、支持機構7の梃子保持機構7cと受熱ブロック4との間に圧縮状態で介挿されている。コイルばね9は、支持機構7の支持ねじ7bを囲むように配置されており、支持ねじ7bと同数の4つ設けられている。各々のコイルばね9は、上端を梃子保持機構7cの基部プレート7c1の下面に当接させ、下端を受熱ブロック4の下側部4aの上面に当接させている。これらのコイルばね9は、復元力に基づいて受熱ブロック4を発熱素子Xに向けて押圧する。
このような伝熱構造体3では、受熱ブロック4と放熱体5との距離が可変となっているため、受熱ブロック4を発熱素子Xに押圧する力と、放熱体5を筐体カバー2bに押圧する力とが独立している。例えば、コイルばね9の弾性率と圧縮量に基づいて受熱ブロック4を発熱素子Xに押圧する力を独立して調整することができる。また、サーマルインターフェイスマテリアル5bの弾性率と圧縮量とに基づいて放熱体5を筐体カバー2bに押圧する力を独立して調整することができる。したがって、受熱ブロック4から発熱素子Xに作用する荷重を抑えながら、放熱体5から筐体カバー2bに作用する荷重を大きくすることも可能となる。
このような本実施形態の収納筐体ユニット1で、筐体カバー2bを筐体フレーム2aに取り付ける場合の動作について説明する。
筐体カバー2bを筐体フレーム2a上に載置すると、筐体カバー2bの下面が梃子部材8の力点側部位8a2の先端に当接する。このように力点側部位8a2の先端が筐体カバー2bに当接された状態で筐体カバー2bを、ねじ2cを用いて筐体カバー2bを筐体フレーム2aに締結する。
ねじ2cを締めるにしたがって筐体カバー2bが筐体フレーム2aに近づき、筐体カバー2bで梃子部材8の力点側部位8a2の先端が下方に押圧される。このように力点側部位8a2が下方に押圧されると、梃子部材8が軸部8bを中心として傾動され、作用点側部位8a1の先端が上方に移動される。作用点側部位8a1の先端が上方に移動されると、作用点側部位8a1の先端に下方から支持された放熱体5が筐体カバー2bに向けて押圧される。つまり、梃子部材8は、筐体カバー2bから受ける反力を、放熱体5を筐体カバー2bに向ける押圧力に変換し、この押圧力に基づいて放熱体5を筐体カバー2bに押し付ける。
放熱体5が筐体カバー2bに向けて押圧されると、放熱体5のサーマルインターフェイスマテリアル5bが圧縮され、放熱体5が筐体カバー2bの下面に対して圧接される。サーマルインターフェイスマテリアル5bの反発力と梃子部材8の押圧力とが釣り合うことで、放熱体5は、筐体カバー2bに圧接された状態で保持される。
物体同士の接触面での接触抵抗を減らすためには、サーマルインターフェイスマテリアルを挟んで物体同士を接触させたうえで、適度な面圧を加えてサーマルインターフェイスを物体の表演に十分に密着させることが望ましい。本実施形態によれば、サーマルインターフェイスマテリアル5bが圧縮されるため、サーマルインターフェイスマテリアル5bが放熱ブロック5a及び筐体カバー2bに密着され、放熱体5から筐体カバー2bへの接触熱抵抗が小さくなり、効率的に放熱体5から筐体カバー2bへの伝熱が可能となる。
このようにして筐体カバー2bが筐体フレーム2aに取り付けられると、発熱素子Xの熱は、受熱ブロック4、ヒートパイプ6及び放熱体5を介して、筐体カバー2bに伝導され、さらに筐体カバー2bから収納筐体ユニット1の外部に放出される。
以上のように本実施形態における伝熱構造体3は、発熱素子Xに当接された受熱ブロック4と、発熱素子Xに隙間を介して対面配置された筐体カバー2bに当接された放熱体5とを備えている。また、伝熱構造体3は、受熱ブロック4と放熱体5との離間距離を変更可能に受熱ブロック4と放熱体5とを接続すると共に、受熱ブロック4から放熱体5に熱を伝導するヒートパイプ6を備えている。また、伝熱構造体3は、筐体カバー2bと放熱体5とに接続され、筐体カバー2bから受ける反力を、放熱体5を筐体カバー2bに向ける押圧力に変換する梃子部材8を備えている。
このような本実施形態における伝熱構造体3によれば、筐体カバー2bを筐体フレーム2aに取り付けた場合に、筐体カバー2bが梃子部材8を押圧する。梃子部材8が筐体カバー2bから受ける反力は、放熱体5を筐体カバー2bに向かう押圧力に変換される。この結果、梃子部材8が放熱体5を筐体カバー2bに対して押し付け、放熱体5と筐体カバー2bとの熱抵抗が小さくすることができる。
つまり、本実施形態における伝熱構造体3によれば、筐体カバー2bを筐体フレーム2aに取り付ける作業のみで、放熱体5を筐体カバー2bに対して押し付け、放熱体5と筐体カバー2bとの熱抵抗が小さくすることができる。このため、筐体カバー2bの外部からねじ等を用いて放熱体5を筐体カバー2bに引き寄せる作業を行う必要がない。よって、本実施形態における伝熱構造体3によれば、発熱素子Xからこの発熱素子Xに対面配置された筐体カバー2bに熱を伝導可能とするための作業を簡素化することが可能となり、組み立てやメンテナンス等における作業が簡易となる。
また、本実施形態における伝熱構造体3によれば、放熱体5が筐体カバー2bにねじ等の締結部材を用いて密着されていないため、このような締結部材が筐体カバー2bの表面に露出することがない。このため、特段の対策を行うことなく、筐体カバー2bの外観の美しさを維持することが可能となる。
また、本実施形態における伝熱構造体3においては、放熱体5は、ヒートパイプ6に接続された放熱ブロック5aと、放熱ブロック5aと筐体カバー2bとの間に介挿された熱伝導性のサーマルインターフェイスマテリアル5bとを備えている。サーマルインターフェイスマテリアル5bは、圧縮されると元の形状に復元しようとする弾性を有している。このため、筐体本体部2や伝熱構造体3の寸法公差をサーマルインターフェイスマテリアル5bの圧縮で吸収することが可能となる。したがって、本実施形態における伝熱構造体3によれば、筐体本体部2や伝熱構造体3に寸法誤差が含まれている場合であっても、放熱体5と筐体カバー2bとを確実に密着させることが可能となる。
また、本実施形態における伝熱構造体3においては、ヒートパイプ6の下端部6bが受熱ブロック4と放熱体5との離間方向と直交する方向に沿った回転軸L2を中心として回動可能に受熱ブロック4に対して軸支され、ヒートパイプ6の上端部6aが回転軸L2と平行な回転軸L1を中心として回動可能に放熱体5に対して軸支されている。このため、受熱ブロック4と放熱体5とヒートパイプ6とでリンク機構を形成し、簡易な構造で受熱ブロック4と放熱体5との離間距離を変更可能とすることができる。
また、本実施形態における伝熱構造体3においては、筐体カバー2bが着脱可能とされた筐体フレーム2aに固定されると共に梃子部材8を軸支する支持機構7を備えている。このため、伝熱構造体3の外部にて梃子部材8を軸支する必要がなく、容易に梃子部材8を筐体フレーム2aに対して固定することが可能となる。
また、本実施形態における伝熱構造体3においては、受熱ブロック4と支持機構7との離間距離を変更可能に受熱ブロック4と支持機構7との間に配置されると共に弾性変形可能なコイルばね9を備えている。このため、受熱ブロック4と支持機構7との離間距離をコイルばね9が圧縮される大きさとすることで、コイルばね9の復元力を利用して、受熱ブロック4を発熱素子Xに向けて押圧することができる。したがって、受熱ブロック4を発熱素子Xに密着させ、受熱ブロック4と発熱素子Xとの熱抵抗を小さくすることが可能となる。
このように本実施形態において説明した伝熱方法では、受熱ブロック4を発熱素子Xに当接させ、放熱体5を発熱素子Xに隙間を介して対面配置された筐体カバー2bに当接させ、筐体カバー2bから受ける反力を、放熱体5を筐体カバー2bに向ける押圧力に変換する梃子部材8を用いて放熱体5を筐体カバー2bに押圧し、受熱ブロック4と放熱体5との離間距離変更可能に受熱ブロック4と放熱体5とを接続するヒートパイプ6を用いて受熱ブロック4から放熱体5に熱を伝導する。このため、筐体カバー2bを筐体フレーム2aに取り付ける作業のみで、放熱体5を筐体カバー2bに対して押し付け、放熱体5と筐体カバー2bとの熱抵抗が小さくすることができる。よって、筐体カバー2bの外部からねじ等を用いて放熱体5を筐体カバー2bに引き寄せる作業を行う必要がない。したがって、本実施形態において説明した伝熱方法によれば、発熱素子Xからこの発熱素子Xに対面配置された筐体カバー2bに熱を伝導可能とするための作業を簡素化することが可能となり、組み立てやメンテナンス等における作業が簡易となる。
また、本実施形態の収納筐体ユニット1は、開閉可能な筐体カバー2bを有すると共に発熱素子Xを収容する筐体本体部2と、発熱素子Xから筐体カバー2bに熱を伝導する伝熱構造体3とを備えている。このような本実施形態の収納筐体ユニット1によれば、伝熱構造体3を備えているため、発熱素子Xからこの発熱素子Xに対面配置された筐体カバー2bに熱を伝導可能とするための作業を簡素化することが可能となり、組み立てやメンテナンス等における作業が簡易となる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、本第2実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図6は、本実施形態における伝熱構造体3Aの拡大斜視図である。この図に示すように、本実施形態における伝熱構造体3Aは、梃子部材8の作用点側部位8a1と放熱体5との間に、介挿コイルばね10(介挿弾性体)が設けられている。
本実施形態においては、1つの梃子部材8に対して2つの介挿コイルばね10が設けられている。つまり、本実施形態においては、合計で4つの介挿コイルばね10が設けられている。
このように梃子部材8と放熱体5との間に介挿コイルばね10を設置して、介挿コイルばね10の弾性力を調整することで、放熱体5を筐体カバー2bに押し付ける押圧力を調整することが可能となる。
また、介挿コイルばね10が圧縮することで、筐体本体部2及び伝熱構造体3Aの寸法公差を吸収することが可能となる。このため、放熱体5のサーマルインターフェイスマテリアル5bを削除あるいは薄型化することも可能となる。介挿コイルばね10を用いることで、例えばグリスを介して筐体カバー2bに放熱ブロック5aを当接させる構成を採用することも可能となる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について説明する。なお、本第3実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図7は、本実施形態における伝熱構造体3Bの拡大斜視図である。この図に示すように、本実施形態における伝熱構造体3Bは、上記第1実施形態の伝熱構造体3が備えた梃子部材8に換えて、弾性梃子部材11(梃子部材)を備えている。
弾性梃子部材11は、弾性変形が可能なばね部材からなる梃子部材である。図7に示すように、弾性梃子部材11は、板ばねからなる梃子本体部11aと、梃子本体部11aに接続された軸部11bとを備えている。
梃子本体部11aは、軸部11bから放熱体5の下面に向けて延伸する作用点側部位11a1と、軸部11bから筐体カバー2bの下面に向けて延伸する力点側部位11a2とを有している。これらの作用点側部位11a1及び力点側部位11a2は、板ばねとして機能可能な厚さ寸法で形成されている。本実施形態において軸部11bは、放熱体5の下方であって放熱体5の僅かに外側に配置されている。作用点側部位11a1は、このような軸部11bから放熱体5に向けて斜め上方に延伸している。力点側部位11a2は、このような軸部11bから放熱体5と反対側に向けて斜め上方に延伸している。
作用点側部位11a1は、先端が軸部11bよりも上方に位置しており、この先端が放熱体5の下面に当接されている。作用点側部位11a1の先端は、放熱体5の下面に対して摺動可能に当接されている。力点側部位11a2は、先端が軸部11bよりも上方で作用点側部位11a1の先端よりも上方に位置しており、この先端が筐体カバー2bの下面に当接されている。力点側部位11a2の先端は、筐体カバー2bの下面に対して摺動可能に当接されている。
作用点側部位11a1の先端は、梃子の作用点とされ、放熱体5を筐体カバー2bに向けて(上方に向けて)押圧する。力点側部位11a2の先端は、梃子の力点とされ、筐体カバー2bから下方に向けて押圧される。このような弾性梃子部材11では、力点側部位11a2の軸部11bから先端までの長さ寸法は、作用点側部位11a1の軸部11bから先端までの長さ寸法よりも大きい。また、力点側部位11a2の先端は、作用点側部位11a1の先端よりも高い位置にある。また、軸部11bからの水平方向における力点側部位11a2の先端までの離間距離は、軸部11bからの水平方向における作用点側部位11a1の先端までの離間距離よりも大きい。
軸部11bは、一方の立設板7c2から他方の立設板7c2に到達する長さ寸法とされており、作用点側部位11a1と力点側部位11a2との境界部分に固定されている。この軸部11bは、立設板7c2の軸支孔に回転可能に挿入されている。この軸部11bは、梃子の支点とされる。
このような弾性梃子部材11は、ヒートパイプ6を挟んで線対称に2つ設けられている。これらの弾性梃子部材11は、上述のように放熱体5がヒートパイプ6の下端部6bを中心として回動する際の水平方向への移動方向に沿って配列されている。放熱体5の回動による移動距離は僅かであるが、放熱体5の水平移動に伴って作用点側部位11a1の先端が放熱体5の下面から脱離しないように、弾性梃子部材11は配置されている。具体的には、推定される放熱体5の水平方向の移動距離よりも、放熱体5の縁からヒートパイプ6の上端部6a側に寄った位置にて、作用点側部位11a1の先端が放熱体5の下面に当接している。
これらの弾性梃子部材11は、放熱体5を下方から支持している。筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、ヒートパイプ6の下端部6bを中心とする回動軌跡の頂点から変位した位置にて、弾性梃子部材11にて支持される。つまり、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、上方への移動余地を残した状態で、弾性梃子部材11にて支持されている。また、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、弾性梃子部材11の力点側部位11a2の先端が放熱体5の上面よりも上方に位置されている。
このような本実施形態における伝熱構造体3Bによれば、弾性梃子部材11の弾性力を調整することで、放熱体5を筐体カバー2bに押し付ける押圧力を調整することが可能となる。
また、弾性梃子部材11が変形することで、筐体本体部2及び伝熱構造体3Bの寸法公差を吸収することが可能となる。このため、放熱体5のサーマルインターフェイスマテリアル5bを削除あるいは薄型化することも可能となる。弾性梃子部材11を用いることで、例えばグリスを介して筐体カバー2bに放熱ブロック5aを当接させる構成を採用することも可能となる。
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について説明する。なお、本第4実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図8は、本実施形態における伝熱構造体3Cの拡大斜視図である。この図に示すように、本実施形態における伝熱構造体3Cは、上記第1実施形態の伝熱構造体3が備えた梃子部材8に換えて、弾性梃子部材12(梃子部材)を備えている。
弾性梃子部材12は、弾性変形が可能なばね部材からなる梃子部材である。図8に示すように、弾性梃子部材12は、2つのコイル部を有するダブルトーションばねからなる梃子本体部12aと、梃子本体部12aに接続された軸部12bとを備えている。
梃子本体部12aは、軸部12bに巻回されたコイル部から放熱体5の下面に向けて延伸する作用点側部位12a1と、コイル部から筐体カバー2bの下面に向けて延伸する力点側部位12a2とを有している。本実施形態において軸部12bは、放熱体5の下方であって放熱体5の僅かに外側に配置されている。作用点側部位12a1は、このような軸部12bから放熱体5に向けて斜め上方に延伸している。力点側部位12a2は、このような軸部12bから放熱体5と反対側に向けて斜め上方に延伸している。
作用点側部位12a1は、先端が軸部12bよりも上方に位置しており、この先端が放熱体5の下面に当接されている。作用点側部位12a1の先端は、放熱体5の下面に対して摺動可能に当接されている。力点側部位12a2は、先端が軸部12bよりも上方で作用点側部位12a1の先端よりも上方に位置しており、この先端が筐体カバー2bの下面に当接されている。力点側部位12a2の先端は、筐体カバー2bの下面に対して摺動可能に当接されている。
作用点側部位12a1の先端は、梃子の作用点とされ、放熱体5を筐体カバー2bに向けて(上方に向けて)押圧する。力点側部位12a2の先端は、梃子の力点とされ、筐体カバー2bから下方に向けて押圧される。このような弾性梃子部材12では、力点側部位12a2の軸部12bから先端までの長さ寸法は、作用点側部位12a1の軸部12bから先端までの長さ寸法よりも大きい。また、力点側部位12a2の先端は、作用点側部位12a1の先端よりも高い位置にある。また、軸部12bからの水平方向における力点側部位12a2の先端までの離間距離は、軸部12bからの水平方向における作用点側部位12a1の先端までの離間距離よりも大きい。
軸部12bは、弾性梃子部材12のコイル部に挿入されており、作用点側部位12a1と力点側部位12a2との境界部分に固定されている。この軸部12bは、立設板7c2の軸支孔に回転可能に挿入されている。この軸部12bは、梃子の支点とされる。
このような弾性梃子部材12は、ヒートパイプ6を挟んで線対称に2つ設けられている。これらの弾性梃子部材12は、上述のように放熱体5がヒートパイプ6の下端部6bを中心として回動する際の水平方向への移動方向に沿って配列されている。放熱体5の回動による移動距離は僅かであるが、放熱体5の水平移動に伴って作用点側部位12a1の先端が放熱体5の下面から脱離しないように、弾性梃子部材12は配置されている。具体的には、推定される放熱体5の水平方向の移動距離よりも、放熱体5の縁からヒートパイプ6の上端部6a側に寄った位置にて、作用点側部位12a1の先端が放熱体5の下面に当接している。
これらの弾性梃子部材12は、放熱体5を下方から支持している。筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、ヒートパイプ6の下端部6bを中心とする回動軌跡の頂点から変位した位置にて、弾性梃子部材12にて支持される。つまり、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、放熱体5は、上方への移動余地を残した状態で、弾性梃子部材12にて支持されている。また、筐体カバー2bが筐体フレーム2aから取り外された状態では、弾性梃子部材12の力点側部位12a2の先端が放熱体5の上面よりも上方に位置されている。
このような本実施形態における伝熱構造体3Cによれば、弾性梃子部材12の弾性力を調整することで、放熱体5を筐体カバー2bに押し付ける押圧力を調整することが可能となる。
また、弾性梃子部材12が変形することで、筐体本体部2及び伝熱構造体3Cの寸法公差を吸収することが可能となる。このため、放熱体5のサーマルインターフェイスマテリアル5bを削除あるいは薄型化することも可能となる。弾性梃子部材12を用いることで、例えばグリスを介して筐体カバー2bに放熱ブロック5aを当接させる構成を採用することも可能となる。
(第5実施形態)
次に、本発明の第5実施形態について説明する。なお、本第5実施形態の説明において、上記第1実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
図9は、本実施形態における伝熱構造体3Dの拡大斜視図である。また、図10は、本実施形態における伝熱構造体3Dを含む断面図である。これらの図に示すように、本実施形態の伝熱構造体3Dは、上記第1実施形態の伝熱構造体3が備えるヒートパイプ6に換えて、上下方向に沿って伸縮可能に巻回された螺旋状のヒートパイプ13を備えている。
本実施形態においては、受熱ブロック4に上側部4bが設けられておらず、ヒートパイプ13の下端部13bが収容される溝部4eが上面に設けられている。また、放熱ブロック5aは、ヒートパイプ挿入孔5cが設けられておらず、ヒートパイプ13の上端部13aが収容される溝部5dが下面に設けられている。ヒートパイプ13は、上端部13aが下方から放熱ブロック5aに当接され、下端部13bが上方から受熱ブロック4に当接され、放熱ブロック5aと受熱ブロック4との間に圧縮された状態で配置されている。
本実施形態では、ヒートパイプ13が、平面視にて受熱ブロック4の中心を対称中心として点対称に2つ設けられている。このような本実施形態においては、ヒートパイプ13が伸縮することで、放熱ブロック5aと受熱ブロック4との離間距離が変更可能とされている。
このような本実施形態における伝熱構造体3Dによれば、ヒートパイプ13の弾性力を調整することで、放熱体5を筐体カバー2bに押し付ける押圧力を調整することが可能となる。
また、ヒートパイプ13が弾性変形して伸縮することで、筐体本体部2及び伝熱構造体3Dの寸法公差を吸収することが可能となる。このため、放熱体5のサーマルインターフェイスマテリアル5bを削除あるいは薄型化することも可能となる。ヒートパイプ13を用いることで、例えばグリスを介して筐体カバー2bに放熱ブロック5aを当接させる構成を採用することも可能となる。
また、ヒートパイプ13が対称に2つ設けられているため、ヒートパイプ13の復元力による合力を放熱体5に対して垂直方向に作用させることができ、放熱体5を筐体カバー2bに対して均一な圧力で押圧することが可能となる。
(第6実施形態)
図11は、本実施形態における伝熱構造体20の概略構成を示す模式図である。この図に示すように、本実施形態の伝熱構造体20は、発熱素子30に当接された受熱体21と、発熱素子30に隙間を介して対面配置されたカバー体40に当接された放熱体22とを備えている。また、本実施形態の伝熱構造体20は、受熱体21と放熱体22との離間距離を変更可能に受熱体21と放熱体22とを接続すると共に、受熱体21から放熱体22に熱を伝導する熱伝導部23を備えている。さらに、本実施形態の伝熱構造体20は、カバー体40と放熱体22とに接続され、カバー体40から受ける反力を、放熱体22をカバー体40に向ける押圧力に変換する梃子部材24とを備える。
このような本実施形態の伝熱構造体20によれば、カバー体40が梃子部材24を押圧する。梃子部材24がカバー体40から受ける反力は、放熱体22をカバー体40に向かう押圧力に変換される。この結果、梃子部材24が放熱体22をカバー体40に対して押し付け、放熱体22とカバー体40との熱抵抗が小さくすることができる。
つまり、本実施形態における伝熱構造体20によれば、カバー体40を設置する作業のみで、放熱体22をカバー体40に対して押し付け、放熱体22とカバー体40との熱抵抗が小さくすることができる。このため、カバー体40の外部からねじ等を用いて放熱体22をカバー体40に引き寄せる作業を行う必要がない。よって、本実施形態における伝熱構造体20によれば、発熱素子30からこの発熱素子30に対面配置されたカバー体40に熱を伝導可能とするための作業を簡素化することが可能となり、組み立てやメンテナンス等における作業が簡易となる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記第1実施形態等においては、単一のU字型のヒートパイプ6を備える構成を採用した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。ヒートパイプ6を複数備える構成とすることも可能である。この場合には、同一形状(上端部から下端部までの距離が等しい)U字型ヒートパイプを複数、平行に配することで平行クランク機構を構成する。このような構成を採用することで、放熱体5の上面を水平状態に維持して、放熱体5を受熱ブロック4に対して上下方向に移動させることが可能となる。