JP4315722B2 - 放熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電子機器に使用されて発熱部の熱を発熱部に非接触で集熱し放熱することにより発熱部の冷却を行う放熱装置であって、構造が簡単で製作を容易にした放熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器内部に半導体デバイスや発光素子等の局部的に発熱をする構成部材を持つ各種電子機器では、発熱体の過熱による障害（例えば当該発熱体や周辺に配置される装置部材動作不良や損傷など）を防止するため、これ等発熱体の発生する熱を放熱する放熱手段を有し発熱体を冷却して作動させる。
【０００３】
例えば、コンピュータにはＣＰＵ(ＭＰＵ)をはじめメモリやハードディスクドライブ等の発熱体があり、ブラウン管やプロジェクターは光源等の発熱体が数多く搭載されており、これらを安定動作させるために発熱体から筐体や筐体外に伝導伝熱させ外部に放熱させる自然空冷や、小型ファンによる強制空冷等が行われてきた。（特許文献１）
【０００４】
しかし、近年ではマイクロプロセッサ等の半導体デバイスの高性能化やモジュール化、半導体素子の小型化や高密度配置により発熱密度の増加が著しい。また、小型で高蛍度の発光体を得るため、発光素子の発熱密度の増加も著しくなっている。
【０００５】
上記の様な課題に対して、例えば金属板等からなる集熱手段を発熱体に密着配設し、集熱手段により集められた発熱体の熱を偏平のヒートパイプ等の熱移送手段を用い筐体の外部まで移送し、移送された熱を筐体の外周部に配設した放熱フィンやファン等からなる放熱手段により強制空冷して発熱体の冷却を行う熱移送型冷却装置が考案され実用化されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０８−１２５３７０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえ前記熱移送型放熱装置を用いた場合に於いても、狭い空間に発熱体が配置されている場合は、上記のように発熱体に直接冷却装置を密着させることにより放熱することが出来ない場合もある。例えば、振動があり接触面が剥がれてしまう可能性がある場合や、小型化省スペース化により大きさの異なる発熱密度の大きな半導体デバイスを狭い空間に密集して多数配置されているために、複数の放熱装置を配置することができない場合や、発熱体素子の冷却面の向きや高さが異なるために、加工の容易な一枚のプレート型ヒートパイプを配置して全ての素子に接触させて放熱するような簡易な放熱装置が適応できない場合がある。また、プロジェクターの高発熱体である光源のように複雑な形状をした発熱体に密着するような形状に放熱装置を製作する場合も、光源の形状に合わせて複雑な形状の放熱装置を加工しなければいけないために、容易に製作できないという問題もあった。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は電子機器に使用されて発熱部の熱を発熱部に非接触で集熱し放熱することにより発熱部の冷却を行う構造が単純で製作を容易にした放熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本件発明では、請求項１の発明によると発熱体から熱を吸収し放熱するための放熱装置において、単数のプレート型細孔ヒートパイプを複数のフィン装着部ができるように巻いて各フィン装着部に発熱体からの輻射熱の進行方向に対してフィン面が斜めになるようにフィンを配置して熱源から放射される輻射熱が前記輻射熱吸熱器具の熱源に面した面から反対面に漏れにくくなるようにして輻射熱吸熱器具とし、該輻射熱吸熱器具で吸収した輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプを前記輻射熱吸熱器具に密着固定したことを特徴とする。このような構成にすることにより熱源に対して非接触でも、熱源から熱を吸収して放熱をすることができる。
【００１０】
請求項２の発明によると、前記輻射熱吸熱器具を輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に複数配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、熱源に対して非接触でも、熱源からより熱を吸収して放熱をすることができる。
【００１１】
請求項３の発明によると、前記射熱吸熱器具に加えて吸熱用フィンを輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、熱源からの輻射熱を放熱装置へより効率的に吸収することができる。
【００１２】
請求項４の発明によると、前記放熱装置の熱源から輻射熱を受ける面を黒色にしたことを特徴とする。このような構成にすることにより、熱源からの輻射熱を放熱装置へより効率的に吸収することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以降本発明の好ましい実施の態様について図を用いて説明する。まず図１及び図２には、本発明に係る放熱装置の第1実施実施例における全体構成を示している。
図１、図２及び図３はそれぞれ本発明の冷却装置を半導体素子に適応した時の実施例の吸熱面の図、側面図及び上面図である。図１、図２及び図３において２０１及び２０２はプレート型細孔ヒートパイプである。
【００１５】
ここで、プレート型細孔ヒートパイプについて説明する。図３及び図４の様な蛇行細孔トンネルプレート型ヒートパイプもしくは平行プレート型細孔ヒートパイプで構成されている。これらプレート型細孔ヒートパイプについて蛇行プレート型細孔ヒートパイプを例にとって説明する。なお、ここで、細孔ヒートパイプとは、以下の特性を有するヒートパイプのことである（特開平４−１９００９０号参照）。
（１）細管（熱媒体通路）の両端末が相互に流通自在に連結されて密閉されている。
（２）細管のある部分は受熱部、他のある部分は放熱部となっている。
（３）受熱部と放熱部が交互に配設されており、両部の間を細管が蛇行している。
（４）細管内には２相凝縮性作動流体が封入されている。
（５）細管の内壁は、上記作動流体が常に管内を閉塞した状態のままで循環又は移動することが出来る最大流体直径以下の直径である。
このような細管ヒートパイプを用いることにより、発熱体への細管ヒートパイプの取り付け姿勢に関係なく熱輸送させることができる。
【００１６】
プレート型の蛇行細管ヒートパイプは、アルミニウムやマグネシウム等の軽金属の多孔扁平管を用いる。この多孔扁平管５１は、全体として平板状の外形を有し、内部に平行に配置された多数の貫通細孔５７ａ、５７ｂが押し出し成形により形成されている。細孔５７ａ、５７ｂの端面の隔壁５７を一条おきに所定の深さだけ切除し、反対側の端面では一条づつずらせて切除する。各細孔は端部で連通して一連の蛇行トンネル（熱媒体通路）となり、ここに作動流体が封入される。
【００１７】
次に本件発明の冷却装置を高発熱半導体素子２０３が装着されている電子基盤２００に適応した場合の実施例について説明する。
一枚のプレート型細孔ヒートパイプ２０１が３箇所のフィン装着部ができるように巻かれ、該３箇所のフィン装着部にコルゲートフィン２１５，２１７及び２１８を配置することにより輻射熱吸熱器具２０５が構成されている。該コルゲートフィン２１５，２１７及び２１８は図２からわかるように高発熱半導体素子２０３からの輻射熱を透過せずに吸収しやすくするために高発熱半導体素子２０３からの輻射熱の進行方向に対してフィン面が斜めになるように配置される。
該輻射熱吸収器具２０５には吸収した輻射熱を放熱部に移送するためのプレート型細管ヒートパイプ２０２が半田付けや熱伝導シール等で取り付けられている。本実施例ではプレート型細管ヒートパイプ２０２を用いて熱を移送して放熱しているが、輻射熱吸熱器具２０５単独で放熱装置を構成したり、輻射熱吸熱器具２０５に対して、高発熱半導体素子２０３と反対面に直接ファンを取り付けて放熱装置を構成することもできる。
ここで、プレート型細孔ヒートパイプ２０２及び輻射熱吸熱器具２０５の高発熱半導体素子２０３からの輻射熱が当たる部分を黒く塗ることにより高発熱半導体素子２０３からの輻射熱の吸収率を上げることができる。
また、本件実施例ではコルゲートフィン２１５，２１７及び２１８を斜めに取り付けた例を示したが前記フィンとしてはコルゲートフィン２１５，２１７及び２１８を用いたが図６及び図７に示すように複数の板状の部材２２７をブラインドのように斜めに配置することにより輻射熱を吸収することもできる。つまり、高発熱半導体素子２０３からの輻射熱が輻射熱吸熱器具２０５の高発熱半導体素子２０３からの輻射熱が当たる面から反対面に高発熱半導体素子２０３からの輻射熱が漏れないようなフィンの構造にすることにより、本件発明の効果は期待できる。
さらに、本件実施例では、輻射熱吸熱器具２０５を一つ用いていたのに対して複数の輻射熱吸熱器具を用いることによりさらに放熱効果を上げることができる。例えば複数の輻射熱吸熱器具を重ねて用いたり発熱源に対して複数の輻射熱吸熱器具を用いて複数面を覆うように配置して放熱することもできる。
【００１８】
次に図８を用いて本件発明の第二実施例を示す。本発明は家庭用照明に用いられる高発熱の電球や高発光素子等の平面部を持たない高発熱素子に適応した実施例を示す。
本件実施例における輻射熱吸熱器具３０５は第一実施例における輻射熱吸熱器具と同じ構成を持つので説明は省略する。
プレート型細孔ヒートパイプ３０１の一端部は光源３０３を覆うようにして折り曲げられ非接触で配置されている。プレート型細孔ヒートパイプ３０１の他端部には輻射熱吸熱器具３０５が半田付けやろう接等で取り付けられている。このような配置にすることにより高温になった光源３０３からの輻射熱をプレート型細孔ヒートパイプ３０１で吸収し、輻射熱吸熱器具３０５まで熱を輸送して該輻射熱吸熱器具３０５で放熱することができる。
また、輻射熱吸熱器具３０５自体でも光源３０３からの輻射熱をフィンで吸収するので放熱効果は向上する。
また、光源３０３からの輻射熱が当たる部分を黒く塗ることにより光源からの輻射熱の吸収率を上げることができる。
【００１９】
図９は図８の放熱装置にフィン４０１を取り付けたものである。（第三実施例）このような構成にすることによりフィン部でも輻射熱の吸収及び放熱を行うことができるようになり放熱効率を向上することができる。
【００２０】
【発明の効果】
上記課題を解決するために本件発明では、請求項１の発明によると発熱体から熱を吸収し放熱するための放熱装置において、単数のプレート型細孔ヒートパイプを複数のフィン装着部ができるように巻いて各フィン装着部に発熱体からの輻射熱の進行方向に対してフィン面が斜めになるようにフィンを配置して熱源から放射される輻射熱が前記輻射熱吸熱器具の熱源に面した面から反対面に漏れにくくなるようにして輻射熱吸熱器具とし、該輻射熱吸熱器具で吸収した輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプを前記輻射熱吸熱器具に密着固定した構成にすることにより熱源に対して非接触でも、熱源から熱を吸収して放熱をすることができる。
【００２１】
請求項２の発明によると、前記輻射熱吸熱器具を輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に複数配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、熱源に対して非接触でも、熱源から熱をより吸収して放熱をすることができる。
【００２２】
請求項３の発明によると、前記輻射熱吸熱器具を輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に複数配置したことを特徴とする。このような構成にすることにより、熱源からの輻射熱を放熱装置へより効率的に吸収することができる。
【００２３】
請求項４の発明によると、前記放熱装置の熱源から輻射熱を受ける面を黒色にした構成にすることにより、熱源からの輻射熱を放熱装置へより効率的に吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本件発明の第一実施例の吸熱面の図。
【図２】本件発明の第一実施例の側面図。
【図３】本件発明の第一実施例の上面図。
【図４】プレート式蛇行細管ヒートパイプ。
【図５】プレート型平行細孔ヒートパイプ。
【図６】本件発明の第一実施例の別の輻射熱吸熱器具の吸熱面の図。
【図７】本件発明の第一実施例の別の輻射熱吸熱器具の正面図。
【図８】本件発明の第二実施例の側面図。
【図９】本件発明の第三実施例の平面図。
【符号の説明】
１０１、１０２、２０１、２０２ プレート型細孔ヒートパイプ
２００ プロジェクター
２０５ プロジェクターの筐体
２０３、３２５ 光源
２１０、３１３、３１５ 放熱用フィン装置
２１５，２１７、２１８、３０１，３０３、３０５、３０７，３０９、３１１ コルゲートフィン
２２１、３２１ ファン

Claims (4)

1. 発熱体から熱を吸収し放熱するための放熱装置において、単数のプレート型細孔ヒートパイプを複数のフィン装着部ができるように巻いて各フィン装着部に発熱体からの輻射熱の進行方向に対してフィン面が斜めになるようにフィンを配置して熱源から放射される輻射熱が前記輻射熱吸熱器具の熱源に面した面から反対面に漏れにくくなるようにして輻射熱吸熱器具とし、該輻射熱吸熱器具で吸収した輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプを前記輻射熱吸熱器具に密着固定したことを特徴とする放熱装置。
2. 前記輻射熱吸熱器具を輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に複数配置したことを特徴とする請求項１に記載の放熱装置。
3. 前記射熱吸熱器具に加えて吸熱用フィンを輻射熱を放熱部へ移送するためのプレート型細孔ヒートパイプの熱源に面した側に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の放熱装置。
4. 前記放熱装置の熱源から輻射熱を受ける面を黒色にしたことを特徴とする請求項１、２または３に記載の放熱装置。

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