JPH1168367A - 発熱素子の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高発熱素子の熱を素早く装置外に排出するこ
とで放熱効率を向上させることが可能な発熱素子の冷却
構造を提供する。 【解決手段】 高発熱素子が実装された電子装置の外壁
にファン装置が組み込まれた放熱部を取り付け、前記高
発熱素子と放熱部とを柔軟性に富む又は、各連結部にお
いて生じる応力を吸収する機構を有する伝熱部により熱
的に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発熱素子の冷却
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノート型パソコン等、可搬型情報
処理装置の処理能力アップの要求に答えるため、高機
能、高性能のＣＰＵが搭載されてきている。そのため、
素子や装置の消費電力は次第に大きくなっている。もち
ろん高機能、高性能のＣＰＵを搭載するにあたって、低
消費電力モードの設定ができるようにしたり、低電圧で
駆動できるようにしたりするなど様々な工夫がされてい
るが、それに追い付いていないのが現状である。

【０００３】かかる問題を解決するための手法の一つ
に、自然空冷での放熱ではなくて、例えば２５ｍｍある
いは３０ｍｍ角サイズの超小型ファンを搭載して、装置
内部の暖気を装置外に放出する手段を採用しているもの
が多い。

【０００４】しかし、前述の手法では、ファンのサイズ
が極めて小さいため、放熱能力も小さいという欠点を有
する。また、軸受けには、極小ベアリングやスリーブ等
が用いられているが、通常のファンより寿命面で劣る。
さらに、ノートパソコンは、デスクトップ機と異なりフ
ァンの保守性は悪い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上の欠
点を解消すべくなされたもので、装置消費電力の約１／
３を占めるＣＰＵ等の高発熱素子の熱を素早く装置外に
排出することができ、一層の高機能、高性能を実現する
ことができるとともに、保守性を向上させることができ
る発熱素子の冷却構造を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の問題点を解決する
ために、この発明では次のような手段を取る。

【０００７】高発熱素子からの発熱を一旦装置外部の所
定位置に設置した高効率の放熱部に導いた後、該放熱部
にて効率的に放熱する。

【０００８】上記の手段を取ることにより、高発熱素子
の発熱を素早く装置外に排出するように働く。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明は、次に示したような実
施の形態をとる。

【００１０】高発熱素子１が実装された電子装置２の外
壁にファン装置が組み込まれた放熱部４を取り付け、前
記高発熱素子１と放熱部４とを柔軟性に富む又は、各連
結部において生じる応力を吸収する機構を有する伝熱部
５により熱的に連結する。

【００１１】また、図１および図３に示すごとく、ディ
スプレイ部２１を回動自在に連結した装置本体２０の側
壁部にファン装置が組み込まれた放熱部４を取り付け、
前記装置本体２０内に実装された高発熱素子１と放熱部
４とを柔軟性に富む又は、各連結部において生じる応力
を吸収する機構を有する伝熱部５により熱的に連結する
とともに、前記ファン装置は、装置本体２０との接合面
を正面からみて、左右から吸気して正面側に排気するよ
うに配置する。また、前記ファン装置は、左右から吸気
して上側又は下側に排気するように配置してもよい。

【００１２】また、図２および図３に示すごとく、装置
本体２０に回動自在に連結されるディスプレイ部２１の
背面壁にファン装置が組み込まれた放熱部４を取り付
け、前記装置本体２０内に実装された高発熱素子１と放
熱部４とを柔軟性に富む又は、各連結部において生じる
応力を吸収する機構を有する伝熱部５により熱的に連結
するとともに、前記ファン装置は、ティスプレイ部２１
を背面からみて、左右から吸気して上側に排気するよう
に配置する。また、前記ファン装置は、左右から吸気し
て下側に排気するように配置してもよい。

【００１３】さらに、図５に示すごとく、前記放熱部４
は、１方向に排気口４９を持った放熱フィン４１を形成
したヒートシンク４０と、ヒートシンク４０に内設して
設置されたターボ羽根３１を持つファン装置３と、ファ
ン装置３を取付ける板材３２と、これらを覆いかつ吸気
口４８と排気口４９とを形成するフタ４５とで構成する
ことが望ましい。またさらに、前記放熱部４は伝熱カプ
ラ６を含む。

【００１４】また、図６および図７に示すごとく、装置
本体２０に回動自在に連結されるディスプレイ部２１の
背面壁にファン装置が組み込まれた放熱部４を取り付け
る際は、伝熱カプラ６を持つ高熱伝導フレキシブルチュ
ーブ７を用いて受熱部１１と放熱部４とを熱的に連結す
る。

【００１５】上記の実施の形態をとることにより、以下
に示す作用が働く。

【００１６】装置内で発生した高発熱素子からの発熱を
一旦装置外壁の所定位置に設置した放熱部に導いた後、
該放熱部にて強制冷却する。この際、放熱部での排気に
より装置内が暖められることがなくなる。さらに、外気
を直接的に取り込む。さらに、放熱部を高発熱素子から
離隔した位置に自由に配置する。また、放熱部との接続
状態、あるいは保守時や組立時において伝熱部の連結部
にかかる応力を吸収する。

【００１７】また、図１および図３に示す実施の形態で
は、装置本体内で発生した高発熱素子からの発熱を一旦
装置本体側壁部の所定位置に設置した放熱部に導いた
後、該放熱部にて強制冷却する。この際、放熱部での排
気により装置本体内が暖められることがなくなる。さら
に、外気を直接的に取り込む。さらに、放熱部を高発熱
素子から離隔して装置本体の自由な位置に配置する。

【００１８】また、図２および図３に示す実施の形態で
は、装置本体内で発生した高発熱素子からの発熱を一旦
ディスプレイ部の背面壁の所定位置に設置した放熱部に
導いた後、該放熱部にて強制冷却する。この際、放熱部
での排気によりディスプレイ部や装置本体内が暖められ
ることがなくなる。さらに、外気を直接的に取り込む。
さらに、可動部を有する電子装置においても、放熱部を
高発熱素子から離隔して自由な位置に配置する。また、
可動部が可動している状態の時においても伝熱部の連結
部にかかる応力を吸収する。

【００１９】さらに、図５に示す実施の形態では、左右
２方向から吸気し１方向へ排気する。従って、平面的に
配置したファン装置の場合は、左右から吸気して正面側
に排気する。さらに、縦方向に配置したファン装置の場
合は、左右から吸気して上側又は下側に排気する。

【００２０】また、図６および図７に示す実施の形態で
は、放熱部をディスプレイ部と装置本体との可動部の動
作に支障をきたすことなく、ディスプレイ部の背面壁に
配置する。さらに、伝熱部を自由に引き回すことでファ
ン装置や発熱素子の保守性を向上させる。

【００２１】

【実施例】この発明による代表的な実施例を図１ないし
図８によって説明する。なお、以下において、同じ箇所
は同一の符号を付して有り、詳細な説明を省略すること
がある。

【００２２】図１は本発明の実施例の図（その１）であ
る。

【００２３】同図において、ノート型パソコン等の電子
装置２を示す。電子装置２は装置本体２０と、装置本体
２０に回動自在に連結されるディスプレイ部２１と、装
置本体２０の側壁に装着される放熱部４とで構成され
る。

【００２４】装置本体２０内には実装基板２０ａを備え
ており、該実装基板２０ａ上には高発熱素子１が実装さ
れており、該高発熱素子１と放熱部４とは、伝熱部５に
より熱的に連結される。なお、伝熱部５の詳細は後述す
る。

【００２５】放熱部４にはファン装置が組み込まれてお
り、該放熱部４は、装置本体２０との接合面を正面から
みて、左右から吸気して正面側に排気するように配置さ
れる。あるいはまた、左右から吸気して上側又は下側に
排気するように配置してもよい。なお、放熱部４の詳細
は後述する。

【００２６】図２は本発明の実施例の図（その２）であ
る。

【００２７】同図において、前述の図１との違いは、放
熱部４がディスプレイ部２１の背面に装着されており、
ファン装置が組み込まれた放熱部４は、ティスプレイ部
を背面からみて、左右から吸気して上側に排気するよう
に配置される。あるいはまた、左右から吸気して下側に
排気するように配置してもよい。

【００２８】図３は本発明の実施例の図（その３）であ
る。

【００２９】同図において、前述の図１および図２で示
した伝熱部５について説明する。高発熱素子１の上面に
は高発熱素子１とほぼ同一の面積を有した矩形状の受熱
部１１が設けられている。伝熱部５と受熱部１１との接
続は、伝熱部５を受熱部１１に伝熱接着剤等により接着
される。伝熱部５と放熱部４との接続は、伝熱カプラ６
によって行われるが詳細は後述する。

【００３０】伝熱部５は、受熱部１１の熱を速やかに放
熱部４に伝熱することができる程度の良好な熱伝導性を
有しており、例えばヒートパイプ等で形成される。さら
に、伝熱部５は柔軟性を有することが望ましい。また、
各連結部において生じる応力を吸収する応力吸収部１０
を形成することも望ましい。

【００３１】応力吸収部１０は同図（ａ）に示すごと
く、彎曲させて形成することができる。あるいはまた同
図（ｂ）に示すごとく、コイル状に形成することもでき
る。

【００３２】伝熱部５と放熱部４との接続は、図４に示
すように、伝熱部５はヒートパイプ５０の一端にアルミ
ニウム等の熱伝導性の良好な材料からなるコンタクト部
材５０ａを形成されている。該コンタクト部材５０ａ
は、放熱部４の伝熱カプラ６が嵌合可能な凹部５１を有
しており、該凹部５１の底壁から複数の伝熱ピン５２、
および電源ピン（図示せず）を突設させ、挿入孔５３に
嵌合させて、伝熱部５と伝熱カプラ６との接続部におけ
る接触面積を大きくして熱抵抗を減少させている。

【００３３】図５は本発明の実施例の図（その５）であ
る。

【００３４】同図において、放熱部４に組み込まれるフ
ァン装置について説明する。同図（ａ）はファン装置の
説明図を示し、同図（ｂ）は要部断面図を示し、同図
（ｃ）はファン装置の組立説明図をそれぞれ示してい
る。なお、同図（ａ）の平面図はフタ４５を省略して図
示している。

【００３５】同図（ｃ）に示すように、放熱部４はファ
ン部３０と、ヒートシンク４０と、フタ４５とで構成さ
れる。ファン部３０はターボ羽根３１を持つファン装置
３と、ターボ羽根３１に空気を導入するために形成され
た開口部３３を持つ板材３２と、図示しない駆動モータ
とで構成される。駆動モータの電源は伝熱カプラ６の電
源端子６０から適当な配線等によって供給される（同図
ａ参照）。なお、板材３２をヒートシンク４０とフタ４
５との間に配置することで空気の導入と空気の導出とを
区画する。

【００３６】ヒートシンク４０はアルミニウム等の熱伝
導性の良好な材料で形成され、前述のファン装置３を内
設する収納エリアを有しており、残余の領域にはファン
装置３からの風を放熱部４の外部に排出させるように配
置して立設された複数の放熱フィン４１と、前述のファ
ン部３０を所定位置に固定するための固定部３５（同図
ａ参照）とで構成される。

【００３７】フタ４５は断面コ字形状の部材であり、左
右の両端の略中央部にＬ字状に形成した取付け部４６を
持ち、ネジ等の固定部材４７によって固定部３５に取付
けることで同図（ａ）および同図（ｂ）に示すように、
放熱部４の左右に吸気口４８を形成するとともに、放熱
フィン４１の上端面を覆うことで放熱部４の手前１方向
から暖気を放出する排気口４９を形成する。

【００３８】また、前述の板材３２およびフタ４５は表
面の温度上昇を防止するために、望ましくは合成樹脂
等、熱伝導性の低い材料で形成する。なお、前述のフタ
４５にターボ羽根３１と対向する位置に必要最小限の穴
を開けて空気を取入れてもよい。即ち、板材３２とフタ
４５とでダクトを形成し、エアフローをコントロールす
る。

【００３９】なお、ヒートシンク４０は挿入孔５３と、
電源端子６０とを持ち、前述の伝熱カプラ６が構成され
ている（同図ａ参照）。また、駆動モータは板材３２に
取付けてもよいし、ヒートシンク４０に取付けてもよい
が、板材３２に取付ける方が熱的影響は少ない。

【００４０】次にファン装置の組立詳細を説明する。図
９は本発明の実施例のファン装置の詳細図を示す。

【００４１】同図（ａ）において、ファン装置３は、表
面の温度上昇を防止するために合成樹脂等の熱伝導性の
低い材料で形成されたファン取付け部８１から吊下する
ようにファン組立体８０が固定される。ファン組立体８
０は、上記ファン取付け部８１に圧入、固定され、外周
部にコイル８３を備えた固定子８２と、固定子８２の中
心にベアリング８５を介して立設される回転軸８４と、
この回転軸８４に固定され、内周壁に磁石８６が、外周
壁にターボ羽根３１が形成された回転子８７と、リード
線８８が接続されるプリント基板８９とから構成され
る。

【００４２】即ち、ファン装置３はヒートシンク４０に
内設するが、ファン組立体８０はヒートシンクベース部
４０ａよりわずかに浮いている。

【００４３】同図（ｂ）において、ファン組立体８０を
吊下するようにして固定したファン取付け部８１は複数
のスポーク９１を持ち、このスポーク９１を板材３２に
形成した開口部３３の周囲に固定する。これによってタ
ーボ羽根３１に対向する空気取入れ口９２が形成され
る。

【００４４】図５および図９の構成において、ファン装
置３を矢印方向に回転させることで、ターボ羽根３１は
放熱部４の左右に形成される吸気口４８より冷気を導入
し、全周に冷却風を拡散する。そして放熱フィン４１に
よって熱拡散された暖気は排気口４９から放出される。

【００４５】図６は本発明の実施例の図（その６）であ
る。

【００４６】同図において、前述の図２との違いは、装
置本体２０に回動自在に連結されるディスプレイ部２１
の背面壁にファン装置が組み込まれた放熱部４を取り付
ける際は、伝熱カプラ６を持つ高熱伝導フレキシブルチ
ューブ７を用いて受熱部１１と放熱部４とを熱的に連結
する点にある。

【００４７】図７は本発明の実施例の図（その７）であ
る。

【００４８】同図において、高熱伝導フレキシブルチュ
ーブ７を用いて放熱部４とを熱的に連結する詳細構造を
説明する。同図（ａ）に示すように、高熱伝導フレキシ
ブルチューブ７の一端にアルミニウム等の熱伝導性の良
好な材料からなるコンタクト部材５０ａが形成されてい
る。コンタクト部材５０ａには複数の挿入孔５３が形成
されており、放熱部４に立設した複数の伝熱ピン５２と
嵌合させることで、高熱伝導フレキシブルチューブ７は
放熱部４との接続部における接触面積を大きくして熱抵
抗を減少させている。

【００４９】なお、同図（ｂ）に示すように、ロック部
材９を用いて放熱部４と高熱伝導フレキシブルチューブ
７との接続を維持することもできる。

【００５０】また、複数の伝熱ピン５２との嵌合による
着脱自在にした熱的連結以外に、例えば、放熱部４に伝
熱プレート部を設けて、該伝熱プレート部を挟み付け
る、あるいは押圧することで着脱可能に連結することも
できる。

【００５１】なお、高熱伝導フレキシブルチューブ７と
放熱部４との着脱自在にした熱的接続について示した
が、高熱伝導フレキシブルチューブ７と受熱部１１との
接続に対しても、同様に着脱自在に連結されている。

【００５２】図８は本発明の実施例の図（その８）であ
る。

【００５３】同図（ａ）において、高熱伝導フレキシブ
ルチューブ７を説明する。高熱伝導フレキシブルチュー
ブ７は、複数の伝熱素体７２によって偏平断面形状に形
成されており、一方向への屈曲を容易にし、かつ、幅、
あるいは高さの狭い空間に挿通させることを可能として
いる。なお、断面形状は偏平形状ではなく、円形断面形
状であってもよい。また、絶縁層７１を形成すること
で、実装基板上等の電子部品との電気的短絡を防止する
ことで自由に電子装置２内で引き回すことができる。

【００５４】前述の伝熱素体７２はアルミニウム等の熱
伝導性の良好な材料により形成され、単独で受熱部１１
から放熱部４に伝熱可能な長さを有する細線であり、多
数の細線状の伝熱素体７２を平行に並べたり、あるいは
伝熱素体７２同士をメッシュ状に編んで偏平断面形状の
高熱伝導フレキシブルチューブ７が形成される。

【００５５】さらに、伝熱素体７２は同図（ｂ）に示す
ように、箔状のものを使用して、伝熱素体７２を積層す
ることもできる。

【００５６】また、伝熱素体７２は同図（ｃ）に示すよ
うに、アルミニウム等の熱伝導性の良好な材料で形成さ
れるフィラー材を混錬した合成樹脂７３等によって相互
に連結することで、高熱伝導フレキシブルチューブ７の
伝熱性をさらに向上させることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
に示すような効果がある。

【００５８】装置内で発生した高発熱素子からの発熱を
一旦装置外部の所定位置に設置した高効率の放熱部に導
いた後、該放熱部にて強制冷却するために、放熱部での
排気により装置内が暖められることがなくなる。さら
に、外気を直接的に取り込むことができるため、放熱効
果が向上し高発熱素子の冷却効率を向上させることがで
きる。また、放熱部との接続状態、あるいは保守時や組
立時において伝熱部の連結部にかかる応力を吸収するこ
とで伝熱部の熱的接続の信頼性を向上させるとともに、
保守性も向上させることができる。

【００５９】さらに、ファン装置を装置外に配置するこ
とで、ファン装置の保守性を向上させることができる。
加えて、可動部を有する装置においても、放熱部を高発
熱素子から離隔した位置に自由に配置することができ
る。また、伝熱部に高熱伝導フレキシブルチューブを用
いることで、伝熱部を電子装置内で自由に引き回すこと
ができるので、発熱素子を含む電子部品の保守性や電子
装置の組立性をも向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の図（その１）である。

【図２】本発明の実施例の図（その２）である。

【図３】本発明の実施例の図（その３）である。

【図４】本発明の実施例の図（その４）である。

【図５】本発明の実施例の図（その５）である。

【図６】本発明の実施例の図（その６）である。

【図７】本発明の実施例の図（その７）である。

【図８】本発明の実施例の図（その８）である。

【図９】本発明の実施例のファン装置の詳細図である。

【符号の説明】

１：高発熱素子 ２：電子装置 ３：ファン装置 ４：放熱部 ５：伝熱部 ６：伝熱カプラ ７：高熱伝導フレキシブルチューブ １１：受熱部 ２０：装置本体 ２１：ティスプレイ部 ３１：ターボ羽根 ３２：板材 ４０：ヒートシンク ４１：放熱フィン ４５：フタ ４８：吸気口 ４９：排気口

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高発熱素子が実装された電子装置の外壁に
   ファン装置が組み込まれた放熱部を取り付け、 前記高発熱素子と放熱部とを柔軟性に富む又は、各連結
   部において生じる応力を吸収する機構を有する伝熱部に
   より熱的に連結した発熱素子の冷却構造。
2. 【請求項２】ディスプレイ部を回動自在に連結した装置
   本体の側壁部にファン装置が組み込まれた放熱部を取り
   付け、 前記装置本体内に実装された高発熱素子と放熱部とを柔
   軟性に富む又は、各連結部において生じる応力を吸収す
   る機構を有する伝熱部により熱的に連結するとともに、 前記ファン装置は、装置本体との接合面を正面からみ
   て、左右から吸気して正面側に排気するように配置され
   る又は、左右から吸気して上側又は下側に排気するよう
   に配置される発熱素子の冷却構造。
3. 【請求項３】装置本体に回動自在に連結されるディスプ
   レイ部の背面壁にファン装置が組み込まれた放熱部を取
   り付け、 前記装置本体内に実装された高発熱素子と放熱部とを柔
   軟性に富む又は、各連結部において生じる応力を吸収す
   る機構を有する伝熱部により熱的に連結するとともに、 前記ファン装置は、ティスプレイ部を背面からみて、左
   右から吸気して上側又は下側に排気するように配置され
   る発熱素子の冷却構造。
4. 【請求項４】前記放熱部は、１方向に排気口を持った放
   熱フィンを形成したヒートシンクと、 ヒートシンクに内設して設置されたターボ羽根を持つフ
   ァン装置と、 ファン装置を取付ける板材と、 これらを覆いかつ吸気口と排気口とを形成するフタとで
   構成する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載
   の発熱素子の冷却構造。
5. 【請求項５】前記放熱部は、伝熱カプラを含むことを特
   徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載
   の発熱素子の冷却構造。
6. 【請求項６】装置本体に回動自在に連結されるディスプ
   レイ部の背面壁にファン装置が組み込まれた放熱部を取
   り付ける際は、 伝熱カプラを持つ高熱伝導フレキシブルチューブを用い
   て受熱部と放熱部とを熱的に連結する発熱素子の冷却構
   造。