JP2000002493A - 冷却ユニットとそれを用いた冷却構造 - Google Patents

冷却ユニットとそれを用いた冷却構造

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JP2000002493A JP10169741A JP16974198A JP2000002493A JP 2000002493 A JP2000002493 A JP 2000002493A JP 10169741 A JP10169741 A JP 10169741A JP 16974198 A JP16974198 A JP 16974198A JP 2000002493 A JP2000002493 A JP 2000002493A
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plate
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cooled
cooling
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Masaaki Yamamoto
雅章 山本
Jun Niekawa
潤 贄川
Yuichi Kimura
裕一 木村
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンス性や組み立て性に優れた冷却ユ
ニットとそれを用いた冷却構造を実現すること。 【解決手段】 パソコン10の本体部11内に搭載され
ている被冷却部品20には第1の板型ヒートパイプ30
1が接続され、第2の板型ヒートパイプ302は、パソ
コン10に設けた窓110から差し込まれて第1の板型
ヒートパイプ301に接続されるようにした冷却ユニッ
ト30。またそれを用いた冷却構造。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子等の電気
・電子部品の冷却に好適な冷却ユニットとそれを用いた
電気機器の冷却構造に関する。
【0002】
【従来の技術】パソコン等の電気機器に搭載されている
半導体素子等の発熱部品の冷却技術が近年注目されてい
る。このような発熱部品が過度に温度上昇すると、その
性能が低下したり、その寿命が短縮したりすることがあ
り、その熱を効率的に放熱する技術が望まれている。
【0003】半導体素子等の発熱部品(以下、被冷却部
品と称することにする)冷却方法として、それらの部品
に吸熱体を接触させ、その吸熱体に熱を逃がすことで冷
却する方法が有力視されている。この場合、吸熱体とし
ては伝熱性に優れる金属板やセラミック板等が使われる
ことが多い。
【0004】吸熱板に伝わった熱は、当該被冷却部品が
搭載される各種電気機器の外部に放散させることが望ま
しいから、吸熱体に適宜、フィンを取り付けたり、更に
はファンを併用して放熱性能を高めることが行われてい
る。また吸熱体にヒートパイプを取り付けて、その吸熱
体の均熱性を高めたり、或いはその吸熱体の熱をヒート
パイプを経由して運び放散させる技術も知られている。
更には吸熱体自体をヒートパイプで構成する場合もあ
る。
【0005】ところでヒートパイプについて簡単に説明
しておくと、ヒートパイプはその内部に密封された空洞
部を備えており、その空洞部に水や代替フロン等の作動
流体が収容されている。ヒートパイプは空洞部内に収容
された作動流体の相変態と移動により熱の輸送が行われ
る熱輸送デバイスである。
【0006】例えば棒状のヒートパイプを例にヒートパ
イプの作動を説明すると、その一方端付近に加えた熱が
内部の作動流体を蒸発させ、蒸発した作動流体の蒸気は
他方端付近に移動する。他方端に移動した蒸気はそこで
放熱し液体に戻る(凝縮する)。そしてその液体が再び
加熱側に戻る。このような作動を繰り返すことで熱輸送
が行われる。尚、ヒートパイプの説明の便宜上、熱を受
ける部分はヒートパイプの吸熱部、蒸発部等、熱を放出
する部分は放熱部、凝縮部等と呼ばれることが多い。
【0007】ヒートパイプの形状は、丸パイプ形状のも
のが代表的であるが、その他、板型形状のヒートパイプ
もある。そのような板型ヒートパイプは、被冷却部品に
広い面積で接合或いは接触させやすいという利点があ
る。尚、その接触部に伝熱グリス等を介在させる場合も
ある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】半導体素子等の被冷却
部品が搭載される電気機器、特に携帯用パソコン等にお
いては、その小型化が重要な課題になっている。従っ
て、被冷却部品を冷却するための冷却構造の小型化、省
スペース化も強く望まれている。また小型化は、その内
部の余分なスペースが少なくなるため、このような電気
機器の組み立ては難しくなりやすい。更にこのような電
気機器のメンテナンス等も難しくなりやすい。このよう
な事情から、被冷却部品の冷却用の冷却ユニットやそれ
を用いた冷却構造のメンテナンス性の向上も強く望まれ
ていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の事情等に
鑑み、メンテナンス性に優れた冷却ユニットとそれを用
いた冷却構造を開発すべくなされたものである。その冷
却ユニットは、第1の板型ヒートパイプと第2の板型ヒ
ートパイプとを有し、前記第1の板型ヒートパイプは被
冷却部品に接続され、前記第2の板型ヒートパイプはそ
の吸熱部が前記第1の板型ヒートパイプに着脱自在に固
定されるようになっている、という構成である。第2の
板型ヒートパイプにはフィンまたはファンを固定すると
良い。
【0010】上記した冷却ユニットを用いた冷却構造と
して、被冷却部品が搭載される電気機器の内部に前記第
1の板型ヒートパイプが収納され、前記機器に設けられ
た窓から、前記第2の板型ヒートパイプの吸熱部が当該
機器内に差し込まれることで前記第1の板型ヒートパイ
プに接続されるようになっている、という構造のものを
提案する。本発明の冷却構造を適用する対象としては、
特にパソコンが好適である。
【0011】また、被冷却部品が搭載される電気機器が
開閉部を有するものの場合、第2の板型ヒートパイプを
その開閉部に固定する場合もある。例えば携帯型のパソ
コンの場合、キーボード部が開閉自在になったものがあ
り、その部分に第2の板型ヒートパイプを取り付ける。
パソコンはその使用時にキーボード部を閉めるが、その
際、第2の板型ヒートパイプの吸熱部が第1の板型ヒー
トパイプに接続されるようにするのである。
【0012】また、当該電気機器の周辺部品を第2の板
型ヒートパイプに取り付ける場合もある。例えば電気機
器がパソコンの場合、メモリーカード等が想定される。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は携帯型のパソコンに本発明
の冷却ユニットを適用した冷却構造を模式的に示した説
明図である。図示するパソコン10は、携帯型のものを
想定し、液晶画面等を備えるパネル部12が開閉できる
ようになっている。通常、CPU等の被冷却部品20は
本体部11内に搭載される。その被冷却部品20には第
1の板型ヒートパイプ301が接続されている。被冷却
部品20と第1の板型ヒートパイプ301との接続は、
接触熱抵抗の低減のために伝熱グリス等を介在させて接
触させるとよい。図中の符号21は基板を示す。
【0014】更に第1の板型ヒートパイプ301に第2
の板型ヒートパイプ302が着脱自在に接続される。第
2の板型ヒートパイプ302には図示するように放熱用
のファン40を取り付けておく場合もある。尚、このフ
ァン40が取り付けられた部分が第2の板型ヒートパイ
プ302の放熱部に該当し、第1の板型ヒートパイプ3
01に接続された部分が第2の板型ヒートパイプ302
の吸熱部に該当する。この図では、第2の板型ヒートパ
イプ302にファン40を取り付けた例を示している
が、このファン40に替えて放熱用のフィンを取り付け
てもよいし、もちろん、フィンとファンの両方を取り付
けても良い。
【0015】上述した第1の板型ヒートパイプ301、
第2の板型ヒートパイプ302、更にファン40とで本
発明の冷却ユニット30が構成される。この冷却ユニッ
ト30は、第1の板型ヒートパイプ301に第2の板型
ヒートパイプ302が着脱自在に取り付けられる構造に
なっているので、そのメンテナンス性や組み立て性は非
常に優れたものとなる。
【0016】ところで、図1に示すように、このパソコ
ン10の本体部11に窓110を設け、そこから第2の
板型ヒートパイプ302を挿入して、第1の板型ヒート
パイプ301に取り付けられる構造にすると便利であ
る。そうすれば、パソコン10を分解したりしなくて
も、第2の板型ヒートパイプ302の交換等ができるの
で、この冷却構造のメンテナンス性は一層高いものとな
る。
【0017】図2は本発明の冷却ユニットとそれを用い
た冷却構造の他の例を示す説明図である。この例におけ
るパソコン13は、パネル部15が開閉自在であること
は図1の例と同様であるが、更に、キーボード部14も
開閉自在となった構造のものである。このキーボード部
14に第2の板型ヒートパイプ312が取り付けられて
いる。基板24にリード25を介して実装されている被
冷却部品23に第1の板型ヒートパイプ311が固定さ
れ、図2(ア)に示すように、開閉自在のキーボード部
14が開いている際には、第2の板型ヒートパイプ31
2は第1の板型ヒートパイプ311と離れている。
【0018】このパソコン13は使用時には、図2
(イ)に示すようにキードード部14が閉じられてい
る。このときには、第2の板型ヒートパイプ312は第
1の板型ヒートパイプ311に接するようになってい
る。このようにした冷却ユニット31により、このパソ
コン13の使用の際、即ちキーボード部14が閉められ
ている際には、被冷却部品23の熱は第1の板型ヒート
パイプ311を経て第2の板型ヒートパイプ312に運
ばれて放熱されるようになる。
【0019】通常、キーボード部14のサイズはパソコ
ン13のサイズに制約される。そのキーボード部14
は、その機能から比較的大きな広さを有している場合が
多い。従って第2の板型ヒートパイプ312をキーボー
ド部14の大きさに合わせて、比較的広いサイズで構成
することも容易である。こうして、被冷却部品23の熱
は第1の板型ヒートパイプ311を経て比較的広い面積
を有する第2の板型ヒートパイプ312に伝わること
で、効率的な被冷却部品23の冷却が可能になる。ま
た、第2の板型ヒートパイプ312が第1の板型ヒート
パイプ311に着脱自在であるので、冷却ユニット31
のメンテナンス性も優れている。
【0020】図3は本発明の冷却ユニットと冷却構造の
要部を示す説明図である。冷却ユニット32は、図1に
示した冷却ユニット30と同様、第1の板型ヒートパイ
プ321に第2の板型ヒートパイプ322が着脱自在に
取り付けられるようになっている。基板51にリード5
2を介して実装されている被冷却部品50には、伝熱グ
リス53を介して第1の板型ヒートパイプ321が接続
している。第2の板型ヒートパイプ322の放熱部には
ファン41が取り付けられている。
【0021】この例は、第2の板型ヒートパイプ322
にメモリーカード等の周辺部品60が取り付けられるよ
うになっており、第2の板型ヒートパイプ322によ
り、周辺部品60の冷却機能も実現している。尚、図中
の符号16は被冷却部品50が搭載される電気機器の筐
体を示す。
【0022】図4に示す例も、図3に示す冷却ユニット
32と同様、第2の板型ヒートパイプ332に周辺部品
61、62が接続された場合である。基板56にリード
57を介して実装されている被冷却部品55には第1の
板型ヒートパイプ331が接触し、その第1の板型ヒー
トパイプ331には第2の板型ヒートパイプ332が接
触している。この例では、一つの第2の板型ヒートパイ
プ332に複数の周辺部品61、62が配置されてい
る。周辺部品61、62としては、ハードディスクや電
源装置等が挙げられる。このように複数の周辺部品を第
2の板型ヒートパイプ332に取り付けても構わない。
図中の符号17はパソコン、18はパネル部を示す。
【0023】ところで第1、第2の板型ヒートパイプの
形態について述べる。これらの形態は特に限定されるも
のではないが、図5、図6に挙げたのはその形態の例で
ある。図5に示す板型ヒートパイプ70は、複数の穴7
1が並列した多穴管タイプで、穴71が空洞部となる。
空洞部71は脱気密封され、図示しないが、その中には
水や代替フロン等の作動液が適量収容されている。図6
に示す板型ヒートパイプ72は、凹凸状の板材73と板
材74とを貼り合わせて、その間に空洞部75を形成し
たタイプのものである。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明の冷却ユニットとそ
れを用いた電気機器の冷却構造は、メンテナンス性や組
み立て性に極めて優れ、また半導体素子等の被冷却部品
の効率的な冷却を実現させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる冷却ユニットとそれを用いた冷
却構造を示す説明図である。
【図2】本発明に係わる冷却ユニットとそれを用いた冷
却構造を示す説明図である。
【図3】本発明に係わる冷却ユニットとそれを用いた冷
却構造を示す説明図である。
【図4】本発明に係わる冷却ユニットとそれを用いた冷
却構造を示す説明図である。
【図5】板型ヒートパイプの形態例を説明する断面斜視
図である。
【図6】板型ヒートパイプの形態例を説明する断面図で
ある。
【符号の説明】 10 パソコン 11 本体部 110 窓 12 パネル部 20 被冷却部品 21 基板 30 冷却ユニット 301 第1の板型ヒートパイプ 302 第2の板型ヒートパイプ 40 ファン 13 パソコン 14 キーボード部 15 パネル部 23 被冷却部品 24 基板 25 リード 31 冷却ユニット 311 第1の板型ヒートパイプ 312 第2の板型ヒートパイプ 16 筐体 32 冷却ユニット 321 第1の板型ヒートパイプ 322 第2の板型ヒートパイプ 41 ファン 50 被冷却部品 51 基板 52 リード 53 伝熱グリス 60 周辺部品 17 パソコン 18 パネル部 33 冷却ユニット 331 第1の板型ヒートパイプ 332 第2の板型ヒートパイプ 55 被冷却部品 56 基板 57 リード 61 周辺部品 62 周辺部品 70 板型ヒートパイプ 71 穴 72 板型ヒートパイプ 73 板材 74 板材 75 空洞部
フロントページの続き Fターム(参考) 5E322 AA07 AA11 AB11 BB03 DB10 EA11 FA01 FA05 5F036 AA01 BA04 BA07 BA23 BB01 BB35 BB44 BB53 BB56 BB60 BC01

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の板型ヒートパイプと第2の板型ヒ
    ートパイプとを有し、前記第1の板型ヒートパイプは被
    冷却部品に接続され、前記第2の板型ヒートパイプはそ
    の吸熱部が前記第1の板型ヒートパイプに着脱自在に接
    続されるようになっている冷却ユニット。
  2. 【請求項2】 前記第2の板型ヒートパイプにはフィン
    またはファンが固定されている、請求項1記載の冷却ユ
    ニット。
  3. 【請求項3】 被冷却部品が搭載される電気機器の内部
    に前記第1の板型ヒートパイプが収納され、前記電気機
    器に設けられた窓から、前記第2の板型ヒートパイプの
    吸熱部が当該機器内に差し込まれることで前記第1の板
    型ヒートパイプに接続されるようになっている、請求項
    1または2に記載される冷却ユニットを用いた冷却構
    造。
  4. 【請求項4】 被冷却部品が搭載される電気機器の内部
    に前記第1の板型ヒートパイプが収納され、前記電気機
    器の有する開閉部に前記第2の板型ヒートパイプが固定
    され、前記開閉部が閉じた際に前記第2の板型ヒートパ
    イプの吸熱部が前記第1の板型ヒートパイプに接続され
    るようになっている、請求項1または2に記載される冷
    却ユニットを用いた冷却構造。
  5. 【請求項5】 前記電気機器が携帯型のパソコンであ
    る、請求項3または4に記載の冷却構造。
  6. 【請求項6】 前記電気機器が携帯型のパソコンであ
    り、前記開閉部がキーボード部である、請求項4記載の
    記載の冷却構造。
  7. 【請求項7】 前記電気機器の周辺部品が前記第2の板
    型ヒートパイプに取り付けられている、請求項4〜6の
    いずれかに記載の冷却構造。
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