JPH07182069A - 電子デバイスの冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】薄型構造のワークステーションやＯＡ機器に適
した電子デバイスの冷却構造を提供する。 【構成】電子デバイス３で発生した熱を筐体１へ伝導す
る熱伝導突起部２を筐体１に一体的に作り、伝導した熱
を表面積の広い筐体表面で放熱する。 【効果】広い面積を有する筐体を熱放散の手段に用いる
ことによって効果的に電子デバイスの冷却を行うことが
可能になり、ラップトップ型のワークステーション等の
機器の薄型化を図ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】パーソナルコンピュータやワーク
ステーションに用いられる発熱量が大きい電子デバイス
の冷却手段に係る。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータやワークステー
ションなどの小型のＯＡ機器に搭載されている電子デバ
イスの発熱を放散する手段として、自然対流を利用する
方法がある。

【０００３】他の冷却手段として、ファンを用いた強制
空冷方法がある。例えば、ミニチュアの回転式ファンを
回路基板に取り付けて効率良く冷却する方法が特開平２
−８３９５８号公報及び特開平２−１９６４５４号公報
に開示されている。

【０００４】一方、特開平４−４８７９７号公報及び特
開平２−１３８７９６号公報に開示のように筐体にバネ
を設けて電子デバイスに接触させて熱を奪う方式が提案
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記自然対流を用いた
方法では、筐体材料として一般にプラスチックが用いら
れていることから電子デバイスに近い筐体のある領域だ
けが温度上昇するという問題があった。また、電子デバ
イスの発熱量が大きい場合には対処できないという問題
があった。

【０００６】また、ミニチュアファンを用いる方法では
ファンを回すために出力が数Ｗのモータを必要とした
り、ファンを搭載するための空間や冷却媒体が流れるた
めの空間を余分に設ける必要がある。これらは、機器の
低電力化やコンパクト化・薄型化を図る上で障害となっ
ていた。

【０００７】更に上記のバネによる接触方式では、薄い
バネ板をデバイスに接触するだけであり、吸収できる熱
量には限界があって特定の電子デバイスにしか適用でき
ないという問題があった。

【０００８】本発明は、電子機器の筐体自体に、電子デ
バイスで発生する熱を直接吸収させて筐体の局部的な温
度上昇を生じないように熱を分散し、放出する機能を与
える電子機器の冷却構造を達成することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、筐体内に配
置した電子デバイスの冷却構造において、電子デバイス
が発する熱を伝導させる熱伝導の手段と伝導された熱を
放散する熱放散の手段が電子デバイスを備える筐体に形
成することにより達成される。

【００１０】この冷却構造において、筐体の少なくとも
一方の面に熱放散あるいは熱吸収の機能を促進するため
の凹凸状の溝を形成してもよい。

【００１１】また、熱伝導手段と熱放散手段が一体で形
成してもよい。

【００１２】また、熱伝導手段と電子デバイスとが接触
する面に平行な熱伝導手段の断面積が電子デバイスから
離れるに従い増加するようにしてもよい。

【００１３】また、筐体が金属によって形成されていて
もよい。

【００１４】また、筐体の材料の熱伝導率が０．１ｃａ
ｌ／ｃｍ ｓ ℃以上、もしくは比重が３以下であっても
よい。

【００１５】

【作用】電子デバイスに接する熱伝導手段は筐体に突起
状に形成され電子デバイスからの熱を筐体に伝える機能
を持つ。電子デバイスからの熱は筐体の上側プレート部
に伝導される。筐体は電子デバイスからの熱を筐体全体
に伝導させて分散し、ついで筐体の表面から空気中に放
散する役目を果たす。

【００１６】電子デバイスと接触するフレキシブル構造
体は、電子デバイスに過度の荷重をかけることなく接触
し電子デバイスから発生した熱を伝導によって移動する
役目を果たす。

【００１７】

【実施例】本発明の実施例を図を用いて詳細に説明す
る。

【００１８】従来のパーソナルコンピュータやワークス
テーションにおいて、ＣＰＵなどの電子デバイス素子が
発生する熱を除去するために、電子デバイス上部にフィ
ンを取り付けて自然対流を利用して熱放散するなどの手
段が採用されている。しかし、これらの方式は、放熱面
積が小さいので放散できる熱量に限界があり、また筐体
内部の温度が上昇するとフィンからの冷却効率は著しく
低下するなどの欠点があった。ファンによる強制冷却を
行って放熱効率を上げることも可能であるが、ファンを
内蔵するためのスペースと空気が通るために筐体と電子
デバイス間のスペースとが必要になる。これは、ワーク
ステーションなどのＯＡ機器において実装密度を上げる
という点では極めて不利となる。

【００１９】本発明の第１の実施例を図１ないし図３を
用いて説明する。図１はワークステーションの部分斜視
図を示す。電子デバイス３から発生した熱は、筐体に一
体形成しこの電子デバイス３に密着している熱伝導突起
部２を経て上部筐体１へと移動し、その後、筐体外表面
から空中へと放散する。

【００２０】熱伝導突起部２と電子デバイス３との密着
部分の拡大斜視図を図２に示す。図３はその断面図であ
る。熱伝導突起部２は上部筐体１と一体で形成し、この
熱伝導突起部２の形状は熱放散する側に、即ち上部筐体
１側に向かってその幅をテーパ状に変化させる構造とし
た。このような構造を採ることにより電子デバイス３か
らの熱を分散することができ筐体外表面の局所的な温度
上昇を防止することができる。なお、電子デバイスと突
起部の境界に熱伝導性グリースを塗布することによって
熱の伝導をさらに効率良く行うことができる。熱伝導突
起２の高さは３〜６ｍｍ程度に設定すればよく、従来の
装置に比べ筐体と電子デバイスの隙間を狭く出来るの
で、実装密度を上げた超薄型のワークステーションやパ
ーソナルコンピュータを実現可能となる。

【００２１】また、筐体の材料として熱伝導率が０．１
ｃａｌ／ｃｍ ｓ ℃以上の材料を用いればさらに効率良
く熱を伝導・放散させることができる。筐体材料には一
般に熱伝導率の高い金属材料が好適である。さらに比重
が小さな材料を用いれば筐体の軽量化を図ることができ
る。例えば、筐体の材料としてマグネシウムやアルミニ
ウム、またはそれらの合金がよい。なお、マグネシウム
やアルミニウム製の筐体の形成は、ダイカストや塑性加
工によって可能となる。

【００２２】図４は本発明の第２の実施例を示す。冷却
の効率を上げるために筐体の放熱面に規則的な凹凸を設
けて放熱面積を増したものである。他の構造は前記第１
実施例と同じである。筐体表面の凹凸パターンは筐体の
デザインを勘案した上で、冷却性能とデザインの両方の
機能を併合して形成する。

【００２３】凹凸部の突起の幅と深さを同じくすること
により放熱面積を約２倍にできる。

【００２４】この凹凸は、電子デバイス３に接触させる
熱伝導突起２の反対部分に設けると効果がある。

【００２５】本発明の第３実施例を図５を用いて説明す
る。本実施例は、電子デバイス３と熱伝導突起部２の密
着性を高めて筐体の冷却装置としての性能を更に高める
構造に関する。一般に電子デバイスの表面と筐体に設け
られた熱伝導部の表面は必ずしも平行な位置関係にな
い。従って、密着性を増すためにフレキシブルな配線基
板を用いる必要がある。図５に示すように、基板５の配
線が施されていない側に溝５１を設ける。この溝はヒン
ジとして作用し、基板の変形を容易にする。電子デバイ
ス３を取り付けた基板５と下部筐体６との間に、基板５
と下部筐体６との間隔より厚い柔軟な構造体９例えばゴ
ムを配置する。この柔軟構造体９により基板５を電子デ
バイス３に押しつけ電子デバイス３と熱伝導突起部２を
密着させる。

【００２６】なお、柔軟なフィルム基板を電子デバイス
を装着する基板として用いれば変形が容易なので、電子
デバイス３と熱伝導突起部２を確実に密着させることが
出来る。

【００２７】図６により、本実施例の第４実施例を説明
する。本実施例では、発熱量の大きな電子デバイスは筐
体に設けた熱伝導部分を接触させて熱を排除し、発熱量
の小さなデバイスは自然放熱で冷却可能する。このた
め、本実施例の筐体は図６に示すようにフィン１０を発
熱量の小さな電子デバイス３１の上部に設けて熱吸収を
促進し、筐体内部での温度上昇を緩和する構造とした。

【００２８】本実施例によれば、電子デバイスの発熱量
の大小に応じた伝熱方法を使いわけることができる。

【００２９】図７により本発明の第５実施例を説明す
る。本実施例では図７に示すように筐体の内部にヒート
パイプ２１を設けた。ヒートパイプの内壁には内壁材２
２として硝子繊維を配置した。内壁材は、硝子繊維に限
らず熱伝導率の高い金属繊維を用いても良いことはいう
までもない。本実施例のヒートパイプを用いることによ
って電子デバイス３で生じる熱を吸収・移動し、電子デ
バイスから離れた場所で熱放散することが可能となる。

【００３０】上記各実施例においては、熱伝導の手段と
熱放散手段を同じ材料で形成された一体化された筐体に
ついて説明したが、これらの手段を別々に形成し、後で
接合することも可能である。

【００３１】本発明の第６及び第７実施例を図８及び図
９により説明する。

【００３２】図８はブロック状の熱伝導体３５をハンダ
やロー付けによって筐体１と接合した筐体の部分断面図
である。図９は熱伝導体に複数個のヒートパイプ２の両
側に熱伝導の良い基板４１を接合した熱伝導体３６を用
いた筐体の熱伝導部の部分断面図である。いずれの実施
例の筐体ともに、ブロック状の熱伝導体３５及びヒート
パイプ３６を接合する部分に接合性の良い金属を備え
た。ヒートパイプを用いることによって電子デバイスか
らの発熱を効率良く筐体外面に移動させることができ
る。第７実施例の場合、電子デバイスの大きさに応じて
ヒートパイプの数を調整することが可能である。ヒート
パイプの形状としては図１０に示すようなべローズ状に
して撓みやすい構造をとることもできる。基板４１と筐
体１の締結、および基板４１および基板４２とヒートパ
イプ２５との接続はロー付け等によって可能である。

【００３３】また、熱の放散を行う筐体部１を常に電子
デバイスの上部に配置できれば、パイプ内面に硝子繊維
のような構造材を形成しなくともヒートパイプとしての
機能を果たす。この時、ヒートパイプの内部に挿入する
液体８としては水を用いたがアルコールを用いてもよ
い。この結果、電子デバイス素子からの発熱は液体８の
気化熱に変換され、それが筐体に伝達されて熱移動が促
進される。この際、気体は元の液体に変化する。なお、
ヒートパイプ２６への液体８の挿入は基板４１に予め設
けておいたねじ孔から挿入して孔部を封止する方法を用
いた。

【００３４】上記各実施例は、発熱量の大きい電子デバ
イスの熱放散を、大きい表面積の筐体で行えるため極め
て効率が良い冷却ができる。電子デバイス３と筐体１が
平行な位置関係になくても伝熱部をフレキシブルな構造
にすることで、基板４２と電子デバイス３との密着させ
ることができる。この際、基板４２と電子デバイス３の
間に熱伝導性の良いグリースを用いればさらに両者の密
着性を高めることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上の各実施例から明らかなように、電
子デバイスが発生する熱を筐体に移動させ、表面積の広
い筐体の表面から放熱させることによって発熱量の大き
い電子デバイスの冷却ができ、ファン等の部品を必要と
しないため冷却部品の厚さを薄くできる。その結果、ワ
ークステーションやコンピュータを薄型構造にすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す冷却構造を用いたワ
ークステーションの部分斜視図である。

【図２】本発明の熱伝導突起部と電子デバイスの密着部
を示す斜視図である。

【図３】図２の断面図である。

【図４】本発明の第２実施例の電子デバイスと熱伝導突
起部の密着部の断面図である。

【図５】本発明の第３実施例の電子デバイスと熱伝導突
起部の密着部の断面図である。

【図６】本発明の第４実施例の電子デバイスと熱伝導突
起部の関連を示す断面図である。

【図７】本発明の第５実施例の内部にヒートパイプを設
けた熱伝導突起部と電子デバイスの密着部の断面図であ
る。

【図８】本発明の第６実施例の熱伝導体と筐体の接合に
よる電子デバイスの冷却構造を示す断面図である。

【図９】本発明の第７実施例のヒートパイプを用いた電
子デバイスの冷却構造を示す断面図である。

【図１０】本発明のフレキシブルなヒートパイプの断面
図である。

【符号の説明】

１…筐体、２…熱伝導突起、３…電子デバイス、５…基
板、２５，２６，３６…ヒ−トパイプ、３５…熱伝導
体、４１，４２…基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畑田 敏夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筐体内に配置した電子デバイスの冷却構造
   において、電子デバイスが発する熱を伝導させる熱伝導
   の手段と伝導された熱を放散する熱放散の手段が電子デ
   バイスを備える筐体に形成されていることを特徴とする
   電子デバイスの冷却構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、筐体の少なくとも一方の面に熱放散あるいは熱
   吸収の機能を促進するための凹凸状の溝が形成されてい
   ることを特徴とする電子デバイスの冷却構造。
3. 【請求項３】請求項１記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、熱伝導手段と熱放散手段が一体で形成されてい
   ることを特徴とする電子デバイスの冷却構造。
4. 【請求項４】請求項１記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、熱伝導手段と電子デバイスとが接触する面に平
   行な熱伝導手段の断面積が電子デバイスから離れるに従
   い増加することを特徴とする電子デバイスの冷却構造。
5. 【請求項５】請求項１記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、筐体が金属によって形成されていることを特徴
   とする電子デバイスの冷却構造。
6. 【請求項６】請求項１記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、筐体の材料の熱伝導率が０．１ｃａｌ／ｃｍ
   ｓ ℃以上であることを特徴とする電子デバイスの冷却
   構造。
7. 【請求項７】請求項５記載の電子デバイスの冷却構造に
   おいて、筐体の材料の比重が３以下であることを特徴と
   する電子デバイスの冷却構造。