JP3920970B2 - パソコンの冷却装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パーソナルコンピュータ（以下、パソコンと記す。）に搭載される演算処理装置（以下、ＣＰＵと記す。）およびハードディスク駆動装置（以下、ＨＤＤと記す。）等の部品を冷却して、その過熱を防止するパソコンの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの分野では、多機能化や処理速度の向上に伴ってＣＰＵなどの電子素子の出力が増大されている。そこで、その冷却装置について種々提案されている。
【０００３】
その一例として従来では、パソコンのケースの内部にマイクロファンを設置して、このマイクロファンによって生起させた空気流と共に電子素子から生じた熱をケースの外部に排出させるよう構成した冷却装置がある。
【０００４】
また、ヒートパイプの一端部を電子素子に熱伝達可能に連結するとともに、これらのヒートパイプの各他端部をキーボートの裏面（パソコンケース側の面）に取り付けられているアルミプレートからなる電磁シールド板に配設して、ここを放熱面とした構成の冷却装置がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、昨今では、前述の電子素子以外に例えばＨＤＤまたはプロッピーディスク駆動装置等も出力の増大傾向にあり、したがって、これらの発熱する部品に対する冷却も望まれている。
【０００６】
前述の通り、上記のマイクロファンを採用した冷却装置では、ケースの内部で発生させた流動空気を外部に排出する構成であるため、マイクロファンをケースのうち壁面付近に設置せさぜるを得ない。その反面、電子素子を含めた発熱する部品は、ケース内の各所に点在しているから、この種の冷却装置では、発熱する部品の全部を冷却し得るようにマイクロファンをレイアウトすること、すなわち、空気流の経路を設計することが困難であった。
【０００７】
これに対して、ヒートパイプを採用した冷却装置では、ケースの内部に設置される電磁シールド板を放熱面とした構成であるから、ヒートパイプの作動流体によって輸送される電子素子などの発熱する部品の熱は、当然、ケースの内部に放出される。したがって、ケースの内部空間に熱が籠り易く、その結果、必ずしも充分には発熱する部品の過熱を防止できない問題があった。
【０００８】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、各発熱部材の過熱を確実に防止することのできるパソコンの冷却装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【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、筐体の内部に、複数個の発熱部材が備えられたパソコンの冷却装置において、前記複数個の発熱部材同士が、ヒートパイプによって互いに熱授受可能に連結されるとともに、そのヒートパイプの一部にヒートシンクが熱授受可能に配設され、更に、そのヒートシンクに対して空気を流通させるためのファンが備えられ、パソコンケースの内部に電磁遮蔽板を兼用した放熱板が敷設されて、この放熱板が前記発熱部材に固定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、この発明によると、ファンを動作させれば筐体内の空気がヒートシンクを流通しつつ、その外部に排出される。また、パソコンの使用に伴って各発熱部材がそれぞれ発熱すると、それらの熱はヒートパイプに伝達される。ヒートパイプの作動流体は、コンテナのうち各発熱部材に配設された部分の内側においてそれぞれ蒸発する。それらの作動流体蒸気は、コンテナのうち内部圧力の低いヒーシンクに配設された箇所に向けて流動し、ヒートシンクおよび空気流に熱を奪われて凝縮する。すなわち、各発熱部材の熱がヒートパイプの作動流体によってヒートシンクまで運ばれるとともに、ファンの空気流によって筐体の外部に運ばれるから、各発熱部材の過熱が防止され、また、筐体の内部空間に熱が籠らない。
【００１１】
なお、放熱して凝縮した作動流体は、コンテナのうちヒートシンクに配設された部分から端部に向けて還流するが、各発熱部材に配設された部分を通過する際に、それらの熱によって再度蒸発する。コンテナの異なる箇所で発生したこれらの作動流体蒸気は、前述と同様にヒートシンクに向けて流動し、そこで熱を奪われて凝縮する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の具体例を図面を参照して説明する。ここに示す例は、ノートブック型のパソコンを対象とした例である。この発明の筐体に相当するパソコンケース１は、プラスチックパネルあるいはマグネシウム合金などの金属パネルによって形成された中空容器である。このパソコンケース１の図１での上面部には、回動軸を中心とした所定範囲内で自在に開閉するディスプレイ（図示せず）が備えられている。
【００１３】
パソコンケース１の内部の底部には、その底部形状にほぼ一致する形状のアルミ（Ａｌ）薄板からなる放熱板２が敷設されている。この具体例では、放熱板２が、パソコンに常備される電磁遮蔽板を兼用した構成となっている。放熱板２の上面のうち図１での右側箇所には、ＨＤＤ３が配置されている。このＨＤＤ３は、プラスチック製あるいは金属製からなるケースの内部に、ハードディスクを回転駆動させるスピンドルモータおよび読み書き用ヘッド等の部品を備えた周知の構成のものであり、この発明の発熱部材に相当するものである。
【００１４】
放熱板２の上面のうちＨＤＤ３の左斜め下方箇所には、ＣＰＵ４が設けられている。ＣＰＵ４は、この発明の発熱部材に相当するものであり、その下面側に設けられた伝熱ブロック５によって放熱板２に固定されている。この伝熱ブロック５は、ＣＰＵ４の底面形状と同じ形状のほぼ金属片からなり、その下面には、後述のヒートパイプのコンテナ形状にほぼ倣う円弧状の溝部が形成されている。
【００１５】
また、放熱板２の上面のうちＣＰＵ４よりも図１での左側箇所には、スーパービデオグラフィックアレー（以下、ＳＶＧＡと記す。）８が設けられている。このＳＶＧＡ８は、この発明の発熱部材に相当するものであり、その下面側に設けられた伝熱ブロック１０を介して放熱板２に固定されている。
【００１６】
更に、放熱板２の上面部のうちＳＶＧＡ８に対して図１での左側箇所には、ヒートシンク１３が設けられている。このヒートシンク１３は、一例として平板状のベース１１の上面に多数枚の薄板フィン１２を平行にかつ狭い間隔で備えた構成であり、各薄板フィン１２を図１での左斜め方向に向けた状態に配置されている。また、ヒートシンク１３は、ベース１１の下面側に設けられた伝熱ブロック１４を介して放熱板２に取り付けられている。なお、ヒートシンク１３およびＳＶＧＡ８に取り付けられた各伝熱ブロック１０，１４は、それぞれＣＰＵ４に取り付けられた伝熱ブロック５とほぼ同じ構成となっている。
【００１７】
ＨＤＤ３とＣＰＵ４とＳＶＧＡ８とヒートシンク１３とは、ヒートパイプ６によって互いに熱授受可能に連結されている。より詳細には、このヒートパイプ６は、一例として極細カーボンファイバからなるウィックを備えた円形断面のＣｕ製コンテナに純水を封入したものであり、その一端部は、ＨＤＤ３の側面部に沿って配設されるとともに、その上面および側面を覆い被せる構成の固定部材７によって放熱板２に対して取り付けられている。
【００１８】
これに対して、ヒートパイプ６の中間部は、ＣＰＵ４に取り付けられた伝熱ブロック５およびＳＶＧＡ８に取り付けられた伝熱ブロック９のそれぞの溝部に沿って嵌め込まれている。更に、ヒートパイプ６の他端部は、ヒートシンク１３に取り付けられた伝熱ブロック１４の溝部に沿って嵌め込まれている。なお、ヒートパイプ６は、パソコンケース１の内部に備えられた図示しないパーツ同士の隙間、いわゆるデッドスペースを通るように放熱板２の上面に接触した状態で配設されている。また、必要に応じて、ヒートパイプ６のうち固定部材７あるいは各伝熱ブロック５，９，１４と接触しない部分の外周を断熱被覆してもよく、このように構成すれば、ヒートパイプ動作中にコンテナからパソコンケース１の内部空間に放出される熱を減少させることができる。
【００１９】
他方、放熱板２の上面のうちヒートシンク１３の近傍には、小型のファン１６が設けられている。より詳細には、このファン１６は、ハウジングの内部に回転駆動する羽根車を設けた構成の軸流ファンであって、その吸込み部側の開口箇所をヒートシンク１３と対向させた状態に配置されている。
【００２０】
これに対して、ファン１６の吐出し部の開口箇所は、パソコンケース１に設けられた排気孔（図示せず）の近傍に配設されている。すなわち、ファン１６を動作させた場合、パソコンケース１の内部の空気は、ヒートシンク１３の薄板フィン１２同士の間を通過した後に、吸込み部からファン１６の内部に入り込むとともに、吐出し部を経由して排気孔からパソコンケース１の外部に送り出される。
【００２１】
つぎに、上記のように構成されたパソコンの冷却装置の作用について説明する。ファン１６を動作させれば、パソコンケース１内の空気がヒートシンク１０の薄板フィン１２同士の間を通過して、パソコンケース１の外部に流れ出る。また、パソコンが使用されると、それに伴う通電によってＨＤＤ３とＣＰＵ４とＳＶＧＡ８とがそれぞれ発熱し、これらの熱は各伝熱ブロック５，９および固定部材７を介してヒートパイプ６に伝達される。なお当然、ＨＤＤ３とＣＰＵ４とＳＶＧＡ８との熱は、それぞれ放熱板２にも伝達される。
【００２２】
ヒートパイプ６の作動流体は、コンテナのうち各伝熱ブロック５，９および固定部材７に配設された箇所の内面においてそれぞれ蒸発する。それらの作動流体蒸気は、ＨＤＤ３とＣＰＵ４とＳＶＧＡ８よりも低温のヒートシンク１３に配設された端部に向けて流動して、ヒートシンク１３および空気流Ａによって熱を奪われて凝縮する。
【００２３】
液相に戻った作動流体は、ウィックの毛細管圧力によって他端部、すなわちＨＤＤ３に配設された端部に向けて流動する。上記の通り、ヒートパイプ６には、その長さ方向にずらした状態でＳＶＧＡ８とＣＰＵ４とＨＤＤ３とが配置されているから、還流する液相作動流体のうちの一部が、伝熱ブロック９に配設された部分を通過する際に、その内面においてＳＶＧＡ８に加熱されて蒸発する。その他の液相作動流体は、そのまま流動し、伝熱ブロック５に配設された部分を通過する際に作動流体の一部がＣＰＵ４に加熱されて蒸発する。更に、残りの液相作動流体は、継続して流動し、コンテナのうち固定部材７に覆われた部分の内面において、ＨＤＤ３の熱によって蒸発する。
【００２４】
コンテナ内の３か所でそれぞれ発生したこれらの作動流体蒸気は、ヒートシンク１３に配設された端部にそれぞれ向けて流動し、伝熱ブロック１４に熱を奪われて凝縮する。つまり、ＣＰＵ４あるいはＨＤＤ３等の熱が、伝熱ブロック１４に対して伝達される。その熱は、ベース１１を介して各薄板フィン１２に伝達され、それらの表面からパソコンケース１の内部空間に放散されるとともに、薄板フィン１２同士の間を流通する空気流Ａと共にパソコンケース１の外部に運ばれる。その結果、ＳＶＧＡ８とＣＰＵ４およびＨＤＤがそれぞれ冷却される。
【００２５】
他方、放熱板２に伝達されたＨＤＤ３とＣＰＵ４およびＳＶＧＡ８の熱は、放熱板２中を伝導するとともに、その表面から放散される。つまり、放熱板２がＨＤＤ３およびＣＰＵ４等の共通の放熱箇所として作用する。その熱は、ファン１６により生起する空気流Ａによってパソコンケース１の外部に運ばれる。そのため、ＣＰＵ４あるいはＨＤＤ３などがそれぞれ冷却されて、それらの過熱が防止され、しかもパソコンケース１内には、熱が籠らない。
【００２６】
このように、パソコンケース１内に点在するＣＰＵ４およびＨＤＤ３等をヒートパイプ６によって連結して実質上の一体物とし、その一部をフィン１６によって強制空冷するとともに、表面積の大きい放熱板２を共通の放熱箇所とした構成であるから、従来と同様にフィン１６の配置位置に制約されつつも、ＣＰＵ４とＨＤＤ３およびＳＶＧＡ８の過熱をそれぞれ確実に防止することができ、また、パソコンケース１の内部空間に熱が籠ることを防止できる。更に、ヒートパイプ６がデッドスペースに配設されていること、および放熱板２が電磁遮蔽板を兼用していること、ファン１６は１個のみ備えられていることから、全体をコンパクトなものとすることができる。
【００２７】
なお、上記具体例では、各発熱部材を１本のヒートパイプで連結し、その端部にヒートシンク１３を配設した構成を例示したが、この発明は上記具体例に限定されるものではなく、例えば発熱部材の温度ごとに動作温度の異なる複数本のヒートパイプで連結し、これらのヒートパイプの各端部を１個のヒートシンクにまとめた状態で配設した構成としてもよく、また更に、ヒートシンクを発熱部材同士の間に配置させた構成することもできる。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、この発明によれば、ヒートパイプによって複数個の発熱部材同士を互いに熱授受可能に連結するとともに、そのヒートパイプにヒートシンクを配設し、更に、そのヒートシンクに対して空気を流通させるためのファンを備えているから、各発熱部材の過熱を確実に防止することができる。また、冷却のための設計自由度が向上する利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一具体例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…パソコンケース、 ２…放熱板、 ３…ＨＤＤ、 ４…ＣＰＵ、 ６…ヒートパイプ、 ８…ＳＶＧＡ、 １３…ヒートシンク、 １６…ファン、 Ａ…空気流。

Claims (1)

1. 筐体の内部に、複数個の発熱部材が備えられたパソコンの冷却装置において、
   前記複数個の発熱部材同士が、ヒートパイプによって互いに熱授受可能に連結されるとともに、そのヒートパイプの一部にヒートシンクが熱授受可能に配設され、更に、そのヒートシンクに対して空気を流通させるためのファンが備えられ、パソコンケースの内部に電磁遮蔽板を兼用した放熱板が敷設されて、この放熱板が前記発熱部材に固定されていることを特徴とするパソコンの冷却装置。

Images