JPH1092990A

JPH1092990A - 冷却構造

Info

Publication number: JPH1092990A
Application number: JP24473296A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Iwane; 典靖岩根; Jiyunji Sotani; 順二素谷
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-10
Anticipated expiration: 2016-09-17
Also published as: JP3700881B2

Abstract

(57)【要約】【課題】省スペースに貢献し、複数の被冷却部品を効率
的に冷却すること。【解決手段】通気性の断熱シート４１、４２を挟んで、
ヒートパイプ６１、６２、６３の放熱側を取り付けたヒ
ートシンクブロック３１、３２、３３を積層し、ファン
７１を取り付けた、冷却構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ノート型パソコン
等に使用されるＩＣ素子等の発熱素子の冷却構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、計算機（コンピューター）をはじ
め、その他各種電気機器の小型化が進みつつある。パソ
コンとしても、小型で軽量なノート型パソコンの普及が
急速に進んでいる。ノート型パソコンやラップトップ
型、デスクトップ型パソコンに搭載される演算素子の高
性能化とそれに伴う発熱量の増大傾向は、素子の高密度
実装化も相まって、その放熱を重要な技術課題として注
目させるに至っている。コンピューター以外において
も、発熱素子の放熱は重要な課題として注目されてい
る。

【０００３】従来から、比較的大型の計算機において
は、電源回路や素子等の冷却は、ファンを用いた強制空
冷方式による場合が多かった。これはファンを用いて、
外気を電気機器の筐体内に導入、排気することで強制空
冷する方式である。一方、近年は、電気機器も小型化さ
れる傾向にあり、そのため、その内部空間に制限が大き
くなってきている。このように内部空間の制限が大きく
なると、充分な空冷機能の発現も難しくなりやすい。ま
た空冷性能を向上させるには、電気機器の内部スペース
やコスト面の制約が許せばであるが、単純にはそのファ
ンの大型化や高回転化により実現させることは可能であ
ろう。しかしファンの発生音の増大は、電気機器のユー
ザーに敬遠される傾向にある。

【０００４】そこで近年は、筐体の一部が放熱体を兼ね
る小型ファン装置を用いて、その放熱体に、特に冷却が
要求されている素子（被冷却部品）を取り付けて、その
素子を冷却する方法が実用化されている。この方法は、
特に冷却が必要な素子の冷却を実現させるもので、ファ
ンの小型化が容易である等、電気機器のスペース制限に
対応しやすい方法である。

【０００５】その他、ファンの使用に替えて、或いは併
用してヒートパイプを適用した冷却構造も提案、一部実
用化されている。例えば、発熱素子の熱を受熱する金属
プレート等にヒートパイプを取り付けることで、その金
属プレートの均熱化を進めるという機構、或いは、発熱
素子の熱をヒートパイプを介して放熱体に運ぶ、という
機構等である。前者の場合は金属プレートの均熱化によ
る放熱性能の向上が期待でき、後者の場合は、電気機器
内の発熱素子と離れた箇所にある放熱体に熱を効率的に
運ぶことができる、という利点が期待できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特に小型のコンピュー
ターの場合、かつては冷却対象たる被冷却部品は、その
中央演算子のみであると言っても良い状況であった。し
かし近年は、その他の部品も冷却の対象として挙げられ
るに至っている。例えばＡＣアダプターである。これ
は、かつては別パーツとしてコンピューター本体の外に
ある場合が多かったが、最近は本体内に組み込まれる場
合も多くなってきており、その冷却が技術課題として重
要になってきている。

【０００７】上述のＡＣアダプターに限らず、このよう
に電気機器内には、冷却すべき部品が複数ある場合が多
くなってきている。しかし、機器内に備わる各発熱部品
の発熱量はそれぞれ異なっているのが普通であり、また
その要求される冷却程度も一定とは限らない。このよう
な発熱量や要求される冷却程度も異なる複数の部品の冷
却を、より効率的に行うことが重要な技術課題となって
いる。

【０００８】さて、ヒートパイプを用いた冷却構造の場
合、被冷却部品の熱を効率的に放熱部に運べる利点があ
るが、ある１本のヒートパイプに直列に複数の被冷却部
品を接続すると、各々の被冷却部品に対する冷却性能が
低下するばかりか、場合によっては、ヒートパイプで熱
が逆流してしまうこともあり得る。つまり、ある被冷却
部品より下流にある（放熱部に近い）他の被冷却部品の
熱が逆流してしまうことも場合によってはあり得たので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、ヒートパイプを
複数本用意して、各被冷却部品毎に独立に放熱機構を設
ける方法も提案、一部実用化してきている。しかし独立
に複数の冷却機構を設けると、電気機器の小型化と相ま
って、内部スペース上の制限の問題が生ずる。そこで、
複数の放熱機構の放熱部を共通化することも考えられ
る。具体的にはヒートパイプを複数本用意し、各被冷却
部品毎に熱を一つの放熱体に運ぶ機構である。しかし、
各被冷却部品の発熱量やその冷却すべき程度は往々にし
て異なっているので、各被冷却部品からヒートパイプを
介して運ばれてきた熱が、互いに熱的干渉を起こして、
効率的な冷却が阻害されてしまうことがあった。

【００１０】本発明は複数の被冷却部品を効率的に冷却
させる機構を提供することを目的としている。即ち、本
発明の冷却構造は、ヒートシンクブロックが通気性のあ
る断熱シートを介して積層され、積層された前記ヒート
シンクブロックには、各々被冷却部品が熱的に接続され
ている、というものである。前記ヒートシンクブロック
に被冷却部品を熱的に接続しても良いし、各々ヒートパ
イプの放熱側を熱的に接続し、前記ヒートパイプの吸熱
側に各々被冷却部品を熱的に接続した形態でも良い。

【００１１】また前記ヒートシンクブロックを放熱する
ためのファン機構を備えた冷却構造も提案する。前記フ
ァン機構は、それを構成する筐体の少なくとも一部に、
ヒートシンク機能が備わっていると効率的である。その
ヒートシンク機能が備わっている筐体の一部にヒートパ
イプの放熱側を熱的に接続した機構も提案する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
を参照しながら説明する。被冷却部品１１、１２、１３
をそれぞれ、受熱プレート２１、２２、２３の上に接触
させておく。尚、受熱プレート材質はＡｌ材、Ｃｕ材
等、伝熱性に優れる材質が望ましい。特にＡｌ材は伝熱
性に優れ、また軽量であるので望ましい。受熱プレート
２１、２２、２３には、その側部に各々ヒートパイプ６
１、６２、６３の一端側をかしめておく。ヒートパイプ
６１、６２、６３のそれぞれ他端側を、ヒートシンクブ
ロック３１、３２、３３に各々取り付け、それらのヒー
トシンクブロック３１、３２、３３を通気性のある断熱
シート４１、４２を挟んで積層しておく。ヒートシンク
ブロック３１、３２、３３は、図の上下方向に風が通る
ように、その主面およびその反対面に孔またはスリット
が設けられている。またヒートシンクブロック３１、３
２、３３には、図の裏面側にも通気するように孔または
スリットが設けられている。各々のヒートシンクブロッ
ク３１、３２、３３の内部には、放熱性を高めるために
フィン５１が設けられている。尚、被冷却部品１１、１
２、１３と受熱プレート２１、２２、２３との間や、受
熱プレート２１、２２、２３にヒートパイプ６１、６
２、６３をかしめた部分、ヒートパイプ６１、６２、６
３をヒートシンクブロック３１、３２、３３に取り付け
た部分に伝熱体を介在させても構わない。

【００１３】積層させたヒートシンクブロック３１、３
２、３３の上面にはファン機構７１を取り付けた。尚、
図１ではファン機構７１と、ヒートシンクブロック３
１、３２、３３の積層体との位置関係は、ファン機構７
１が上方に位置している。このようなファンとヒートシ
ンクブロックの上下関係は特に限定されないが、熱の性
質上、ファンはヒートシンクブロックの積層体より上に
位置していることが望ましい。

【００１４】ファン機構７１により通気される風は、概
念的には図示する矢印の方向に概ね流れる。ファン機構
７１により導入される風は、電気機器の外気から直接導
入した方が望ましい。当該電気機器の筐体内を経由して
温度が高まった空気であると、ヒートシンクブロック３
１、３２、３３で放熱する効率が低下するからである。
またヒートシンクブロック３１、３２、３３から流れ出
る風は、電気機器の筐体内に放出させるより、筐体の外
部に放出させた方が良い。

【００１５】図１では、ファン機構７１により吸気し、
吸気した空気をヒートシンクブロック３１、３２、３３
を経由して放出する形態が描かれているが、この逆、即
ち図１の矢印の方向を逆向きにした風の流れにしても構
わない。

【００１６】ヒートシンクブロック３１、３２、３３を
積層する数は任意である。また図１の場合のように、積
層したヒートシンクブロック３１、３２、３３の各々全
てにヒートパイプを取り付ける必要はない。例えば、一
番下のヒートシンクブロック３３には、ヒートパイプ６
３を取り付ける替わりに、図の下面側に被冷却部品を直
接、熱的に接続しても良い。

【００１７】ヒートシンクブロック３１、３２、３３は
通気性のある断熱シート４１、４２を挟んで積層してあ
るので、互いの熱的干渉は抑制される。尚、断熱シート
４１、４２の断熱性能を一定にする必要はない。被冷却
部品の要求される冷却程度や、熱的干渉の許容程度等を
考慮して、適宜選定すれば良いことである。従って、断
熱シート４１、４２は、材質やその厚さ、或いは通気性
のための孔等につき、各々異なっていても構わない。特
に発熱量の大きい発熱部品の熱を放熱するヒートシンク
ブロックと他のブロックとの間には、特に高い断熱性を
備えるシートを適用することが望ましい。断熱シートの
材質は特に限定されないが、発泡ポリウレタン等が好適
に適用できる。

【００１８】図１の冷却構造ではファンの数は一つであ
るが、このファンの数は特に限定されない。図１の冷却
構造では、３個のヒートシンクブロック３１、３２、３
３が積層され、それより少ない１つのファン機構７１に
より放熱できるようになっているので、スペース的にコ
ンパクトでコスト的にも有利である。複数あるヒートシ
ンクブロック３１、３２、３３は断熱シート４１、４２
により互いの熱的干渉が抑制されているので、被冷却部
品１１、１２、１３がそれぞれ効率的に冷却できる。ま
た、ヒートシンクブロック３１、３２、３３の各々にフ
ァンを取り付ける必要がないため、コスト面でも有利で
ある。ファンの数は特に１個に限定されることはなく、
例えば２個のファンを重ねても構わないし、或いは図１
の下面側にもファンを設置するような形態も可能であ
る。

【００１９】またヒートシンクブロック３１、３２、３
３の少なくとも１個に電磁シールドの機能を持たせると
良い。この場合、別個に電磁シールドを設ける場合に比
べ、スペース効率の一層の向上が実現する。また、ファ
ンを構成する筐体にも、ヒートシンク機能を備えさせれ
ばより効率的である。その場合、そのヒートシンク機能
を備える筐体の一部にヒートパイプの放熱側を熱的に接
続すると、スペース的にも一層効率的になる。

【００２０】

【実施例】本発明を実施例に則して説明する。本発明例１本発明の冷却構造の性能を調べた。図２に示すように、
発熱源としてラバーヒータ９１、９２、９３（３０×３
０ｍｍ厚さ５ｍｍ）を用意し、それぞれ受熱プレート２
４、２５、２６（いずれも４０×４０ｍｍで厚さ１ｍｍ
のＡｌ製の板）の上に貼りつけた。受熱プレート２４、
２５、２６には、その側部に各々ヒートパイプ６４、６
５、６６（径３ｍｍ）の一端をかしめておく。ヒートパ
イプ６４、６５、６６のそれぞれ他端を、ヒートシンク
ブロック３４、３５、３６（４０ｍｍ×４０ｍｍ厚さ５
ｍｍ）に取り付けた。各々のヒートシンクブロック３
４、３５、３６は通気性のある断熱シート４３、４４
（発泡ポリウレタン、厚さ２ｍｍ）を挟んで積層した。
ヒートシンクブロック３４、３５、３６はいずれも図２
の上下方向に風が通るように、その主面およびその反対
面に孔が設けられている。但し、ヒートシンクブロック
３６は、その下面が電気機器の筐体内壁に面しており、
殆ど通気はしない。またヒートシンクブロック３４、３
５、３６はいずれも、この図の裏面側の面に、孔が設け
られている。各々のヒートシンクブロック３４、３５、
３６の内部には、放熱性を高めるためにフィン５２が設
けられている。ヒートシンクブロック３４上面には、フ
ァン機構７２を取り付けてある。

【００２１】比較例１比較のために、断熱シート４３、４４を挟まなかった以
外は本発明例１と同様の比較例を用意した。

【００２２】比較例２図３に示すように、Ａｌ製の受熱プレート８１（８０ｍ
ｍ×１４０ｍｍ厚さ１ｍｍ）の片面に本発明例１と同様
のラバーヒータ９１、９２、９３を５ｍｍ間隔で貼り付
け、他面にヒートシンクブロック３７、３８、３９の積
層体を取り付けた。そして積層されたヒートシンクブロ
ック３７、３８、３９の上面には、ファン機構７３を取
り付けた。ここでヒートシンクブロック３７、３８、３
９は、図２（本発明例１）におけるヒートパイプ６４、
６５、６６の取り付け部分がない以外は、ヒートシンク
ブロック３４、３５、３６と同様のものである。またフ
ァン機構７３も図２（本発明例１）で使用したファン機
構７２と同様のものを使用した。

【００２３】ラバーヒータ９１、９２、９３の貼り付け
位置は、ラバーヒータ９２が概ねヒートシンクブロック
３７の中央部に位置するようにした。なお、図３のヒー
トシンクブロック３７、３８、３９の間には断熱シート
を挟んでいない。

【００２４】従来例１図４に示すように、Ａｌ製の受熱プレート８２（ヒート
パイプ６７をかしめる部分以外は、２２０ｍｍ×２２０
ｍｍの正方形の板を図示する如く４分の１の部分を切り
取って形成したもの）に、ヒートパイプ６７を図示する
ようにかしめて取り付けた。本発明例１と同様のラバー
ヒータ９１、９２、９３を間隔５ｍｍで、図示するよう
に、ヒートパイプ６７のかしめた部分に近接する位置に
貼り付けた。この従来例２の冷却構造の場合、ファンは
備えていない。また、この冷却構造を電気機器の筐体内
壁（発泡ポリウレタン製）の上に置いておいた。

【００２５】以上、本発明例１、比較例１、２、従来例
１につき、３個のラバーヒータにそれぞれ５Ｗ、１０
Ｗ、２０Ｗの電力を供給し、連続５分間通電した後、お
よび２０分間通電した後のラバーヒータの温度を測定し
た。その結果を表１に記す。また表１にはラバーヒータ
単体を宙に浮かした状態で、同じく通電した場合の温度
状況も併記しておく。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１を見ると比較例１は、５Ｗの通電をし
たラバーヒーター９１が、１０Ｗの通電をしたラバーヒ
ーター９２および２０Ｗの通電をしたラバーヒーター９
３と熱的干渉を起こしたと想像でき、十分な冷却がなさ
れなかったことが判る。また５Ｗ通電のラバーヒーター
９１がラバーヒーター単体の場合より高温になってい
る。比較例２では、ラバーヒーター９１、９２の冷却が
不十分である上、５Ｗの通電をしたラバーヒーター９１
が、ラバーヒーター単体の場合より高温になっているこ
とが判る。

【００２８】従来例１は、ラバーヒーター９１、９２の
冷却が不十分である上、５Ｗの通電をしたラバーヒータ
ー９１が、ラバーヒーター単体の場合より高温になって
いることが判る。

【００２９】

【発明の効果】本発明による冷却構造によれば、スペー
ス的に優れ、効率的に複数の被冷却部品の冷却をなすこ
とができる。従ってコンピューターに代表される各種電
気機器の小型化を促進する等の産業上の貢献をなすもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる冷却構造の構成を説明する斜視
図である。

【図２】実施例（本発明例）に係わる冷却構造の構成を
説明する斜視図である。

【図３】実施例（従来例）に係わる冷却構造の構成を説
明する斜視図である。

【図４】実施例（従来例）に係わる冷却構造の構成を説
明する斜視図である。

【符号の説明】

１１、１２、１３被冷却部品２１、２２、２３、２４、２５、２６受熱プレート３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３
９ヒートシンクブロック４１、４２、４３、４４断熱シート５１、５２フィン６１、６２、６３、６４、６５、６６、６７ヒート
パイプ７１、７２、７３ファン機構８１、８２受熱プレート９１、９２、９３ラバーヒーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ヒートシンクブロックが通気性のある断
熱シートを介して積層され、積層された前記ヒートシン
クブロックには、各々被冷却部品が熱的に接続されてい
る、冷却構造。
【請求項２】ヒートシンクブロックが通気性のある断
熱シートを介して積層され、積層された前記ヒートシン
クブロックには、各々ヒートパイプの放熱側が熱的に接
続されており、前記ヒートパイプの吸熱側には各々被冷
却部品が熱的に接続されている、冷却構造。
【請求項３】前記ヒートシンクブロックを放熱するた
めのファン機構が備わっている、請求項１記載の冷却構
造。
【請求項４】前記ファン機構を構成する筐体の少なく
とも一部が、ヒートシンク機能を有している、請求項１
または２記載の冷却構造。
【請求項５】前記筐体のヒートシンク機能を有する部
分に、ヒートパイプの放熱側が熱的に接続され、当該ヒ
ートパイプの吸熱側には被冷却部品が熱的に接続されて
いる、請求項３記載の冷却構造。