JPH10209659A

JPH10209659A - 冷却ファンを有する冷却システム

Info

Publication number: JPH10209659A
Application number: JP2105397A
Authority: JP
Inventors: 明弘 ▲高▼宮; Akihiro Takamiya; Hidetoshi Shinosawa; 英俊篠沢; Masataka Mochizuki; 正孝望月; Koichi Masuko; 耕一益子; Kazuhiko Goto; 和彦後藤; Yuji Saito; 祐士斎藤
Original assignee: Fujikura Ltd; Nippon Keiki Works Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd; Nippon Keiki Works Ltd
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱部に対する冷却能力が高く、かつ発熱部
以外に設けられる部品の昇温を防止できる冷却ファンを
有する冷却システムを提供する。【解決手段】金属製のハウジング６の内部に、冷却用
空気流を生起させるための回転駆動されるブレード７が
設けられた冷却ファン５を有する冷却システムにおい
て、ハウジング６に取り付け８溝が形成されるととも
に、一端部を発熱部に熱授受可能に連結したヒートパイ
プ３の他端部が、取り付け溝３に沿って熱授受可能に配
設されている。

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、冷却ファンおよ
びヒートパイプを用いた冷却システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータの分野では、多機能化や処
理速度の向上に伴って演算処理装置などの電子素子の出
力が増大されている。また、電子素子を冷却する装置に
ついて種々提案されている。

【０００３】その一例として従来では、パーソナルユー
スのコンピュータ（以下、パソコンという。）のケース
内部にマイクロファンを内部に設置して、マイクロファ
ンによって生起させた流動空気と共に電子素子から生じ
た熱をケースの外部に排出させるよう構成した冷却装置
がある。

【０００４】また一方で、ヒートパイプの一端部を電子
素子に熱伝達可能に連結するとともに、このヒートパイ
プの他端部をキーボートの裏面（パソコンケース側の
面）に取り付けられているアルミプレートからなる電磁
シールド板に配設して、ここを放熱面とした構成の冷却
装置がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コンピュー
タは小型化および軽量化が強く望まれており、したがっ
て当然、ケースの内部空間において冷却装置が占有でき
るスペースも極めて限定されている。

【０００６】しかしながら、マイクロファンを用いた冷
却装置では、多数の部品が密集するケースの空間内に空
気を流動させる構成であって、これらの部品が大きな流
動抵抗となるから、ケース内には熱が籠り易く、そのう
え、これらの部品は、熱を帯びた空気流と積極的に接触
する箇所が不可避的に昇温してしまう。この両方を解消
するためには、マイクロファン自体を風力の強い大型な
ものとせざるを得ず、そのため、この種の冷却装置は小
型化および軽量化が望まれるコンピュータに好適な手段
ではなかった。

【０００７】これに対して、ヒートパイプを採用した冷
却装置では、ケースの内部に設置される電磁シールド板
を放熱面とした構成であるから、ヒートパイプの作動流
体によって輸送された電子素子の熱は、当然、ケースの
内部に放出される。したがって、電子素子を冷却するこ
とはできるものの、ケースの内部空間に熱が籠り易く、
電子素子以外の既設部品を昇温させてしまう問題があっ
た。

【０００８】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、発熱部に対する冷却能力が高く、かつ発熱部以外
に設けられる部品の昇温を防止できる冷却ファンを有す
る冷却システムを提供することを目的とするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段およびその作用】上記の目
的を達成するために、請求項１に記載した発明は、金属
製のハウジングの内部に、冷却用空気流を生起させるた
めの回転駆動されるブレードが設けられた冷却ファンを
有する冷却システムにおいて、前記ハウジングに取り付
け溝が形成されるとともに、一端部を発熱部に熱授受可
能に連結したヒートパイプの他端部が、取り付け溝に沿
って熱授受可能に配設されていることを特徴とするもの
である。

【００１０】したがって、請求項１の発明によれば、発
熱部が発熱すると、まず、その熱はヒートパイプの一端
部に伝達される。すると、液相の作動流体が加熱されて
蒸発し、その作動流体蒸気はヒートパイプのコンテナの
うち内部圧力の低い冷却ファンに配設された端部に向け
て流動し、ハウジングに熱を奪われて凝縮する。また、
冷却ファンを動作させれば、ブレードが回転駆動して空
気の流動が生じ、その空気と共にハウジングの保有する
発熱部の熱が他方に流される。

【００１１】したがって、請求項１の発明の冷却システ
ムを例えば筐体などの密閉空間内に設置した場合でも、
筐体の内部空間に熱が籠らず、発熱部が良好に冷却され
るうえ、筐体内に備えられる他の部品などを不要に昇温
させるおそれもない。

【００１２】また、ヒートパイプは、取り付け溝に嵌め
込まれた状態でハウジングに取り付けられているから、
ヒートパイプと冷却ファンとのいわゆる装着性に優れて
いる。

【００１３】また、請求項２に記載した発明は、前記ヒ
ートパイプのうちのハウジングに取り付けられた部分を
覆う、金属製のケースが設けられていることを特徴とす
るものである。

【００１４】したがって、請求項２の発明によれば、ヒ
ートパイプの凝縮部が共に金属製のハウジングとケース
とによって覆われた構成であり、ヒートパイプと冷却フ
ァンとの熱授受面積が請求項１の発明に比べて大きいか
ら、冷却能力がより一層向上する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一具体例につい
て図１および図４を参照して説明する。ここに示す例
は、ノートブック型のパソコンに搭載したＣＰＵの冷却
に適用した例である。参照符号１は、パソコンケースを
示している。このパソコンケース１は、プラスチックパ
ネルあるいはマグネシウム合金などの金属パネルによっ
て形成された中空容器である。このパソコンケース１の
図１での上面部には、回動軸を中心とした所定範囲内で
自在に開閉するディスプレイ（共に図示せず）が備えら
れている。

【００１６】また、パソコンケース１の内部の底部付近
には、プリント基板（図示せず）がほぼ水平に設けられ
ている。このプリント基板の図１での上面には、この発
明の発熱部に相当するＣＰＵ２が取り付けられている。
ＣＰＵ２の上面には、ヒートパイプ３の一端部および伝
熱ブロック４が取り付けられている。より詳細には、一
例としてヒートパイプ３は、円形断面の銅製コンテナの
内部に、作動流体として純水を封入したものが採用され
ている。なお、このヒートパイプ３は、可撓性を有して
いてコンテナの中間部分を自在に屈曲させることができ
る。

【００１７】これに対して、伝熱ブロック４は、ＣＰＵ
２とヒートパイプ３との熱伝達を促進させるために必要
に応じて備えられるものであり、一例として銅あるいは
アルミ合金等から形成された板状体であって、その図１
での下面には、ヒートパイプ３のコンテナ形状に倣った
凹部が形成されている。そして、この伝熱ブロック４
は、凹部にヒートパイプ３を緊密に嵌め込んだ状態でＣ
ＰＵ２の上面に図示しない適宜手段によって密着して固
定されている。したがって、ＣＰＵ２とヒートパイプ３
とは、互いに熱伝達可能になっている。

【００１８】他方、パソコンケース１の底部には、この
発明の冷却ファンに相当するマイクロファン５が設けら
れている。このマイクロファン５は、円筒形状の金属製
ハウジング６の内部に、回転駆動する羽根車７を同軸状
に設けた構成の軸流ファンである。ハウジング６の外周
部には、ヒートパイプ３のコンテナ形状に倣った半円形
の取り付け溝８が形成されている。そして、その溝に
は、ヒートパイプ３の他端部が嵌め込まれた状態に取り
付けられている。すなわち、ヒートパイプ３は、ハウジ
ング６の外周に沿って配設されている。したがって、ヒ
ートパイプ３とマイクロファン５とは、互いに熱授受可
能な構成になっている。

【００１９】また、ハウジング６の外周部は、一例とし
てアルミニウムや銅などの金属からなるケース９によっ
て覆われている。より具体的には、このケース９は、一
例として図３での上下方向に分割された２個のブロック
１０，１１を連結した構成である。これらのブロック１
０，１１のうちハウジング６の外周形状に倣った半円状
の部分、すなわち、ハウジング６の外周部と対向する箇
所には、それぞれヒートパイプ３のコンテナ形状に倣っ
た半円形の取り付け溝１２が形成されている。なお、特
には図示しないが、ブロック１０，１１同士は、例えば
嵌め込みなどの手段によって簡単に着脱することができ
る構成となっている。

【００２０】また、図３での上方に位置するブロック１
０の右側面には、ヒートパイプ３の径と同じ程度の幅の
溝部１３が形成されており、更にこの溝部１３は、下方
のブロック１１の取り付け溝１２に繋がっている。すな
わち、２つのブロック１０，１１をハウジング６に取り
付けた状態で、ハウジング６の取り付け溝８とケース９
の取り付け溝１２とによってヒートパイプ３のコンテナ
に倣う円形の空洞部がハウジング６の外周部に形成さ
れ、また、その一部が溝部１３によってケース９の外部
に連通した構成となっている。

【００２１】また、ハウジング６の外周に沿って配設さ
れたヒートパイプ３の一部は、ブロック１０の溝部１３
に沿って収められている。このように構成することによ
って、ヒートパイプ３がケース９の図４での右側面から
突出しないから、全体としてコンパクトな構成になる。

【００２２】上記のように構成されたマイクロファン５
は、パソコンケース１に設けられた排気孔（図示せず）
の近傍に配置させた状態で適宜手段によってパソコンケ
ース１に固定されている。すなわち、このマイクロファ
ン５を動作させた場合、パソコンケース１の内部の空気
Ａは、ＣＰＵ２側からハウジング６の内側に入り込むと
ともに、排気孔を経て外部に送り出される。

【００２３】なお、ヒートパイプ３の中間部分は、パソ
コンケース１の内部に備えられた図示しないパーツ同士
の隙間、いわゆるデッドスペースを通るようにして適宜
に折り曲げられている。また、マイクロファン５の設置
状態での高さは、ＣＰＵ２の高さよりも大きく設定され
ており、したがって、ヒートパイプ３は、このマイクロ
ファン５に配設された端部がＣＰＵ２に配設された端部
に対して上方に位置している。なお、必要に応じてヒー
トパイプ３のうちＣＰＵ２およびマイクロファン５と接
触しない中間箇所の外周部を断熱被覆してもよく、この
ように構成すれば、ヒートパイプ動作中にコンテナから
パソコンケース１の内部空間に放出される熱を減少させ
ることができる。

【００２４】つぎに、上記のように構成されたこの発明
の作用について説明する。まず、マイクロファン５を動
作させる。すると、パソコンケース１内の空気Ａがマイ
クロファン５のハウジング６の内部を流通するととも
に、矢印方向に排気孔を経由してパソコンケース１の外
部に流れ出る。

【００２５】他方、パソコンの使用に伴う通電によって
ＣＰＵ２が発熱すると、その熱はヒートパイプ３の一端
部および伝熱ブロック４に伝達される。その場合、ヒー
トパイプ３の外周部が伝熱ブロック４によって覆われて
いるために、ヒートパイプ３に対してＣＰＵ２の熱が良
好に伝達されて、コンテナの底部に溜まっている作動流
体が加熱されて蒸発する。したがって、ヒートパイプ３
のうち伝熱ブロック４に取り付けられた端部の内面が蒸
発部となる。

【００２６】蒸気となった作動流体は、内部圧力および
温度が共に低いマイクロファン５に配設された端部に向
けて流動し、ハウジング６およびケース９に熱を奪われ
て凝縮する。したがって、ヒートパイプ３のうちこの端
部の内面が凝縮部となる。その場合、上記具体例では、
ヒートパイプ３のうちマイクロファン５に連結された箇
所の外面全域、すなわち実質的な凝縮部の全域がハウジ
ング６およびケース９によって覆われているから、ヒー
トパイプ３とマイクロファン５との間での熱抵抗は小さ
い。

【００２７】前述の通り、ヒートパイプ３は、勾配を持
たせた状態に配設されているから、その動作態様はボト
ムヒートモードとなり、作動流体の蒸発・凝縮サイクル
がスムースに行われ、その結果、熱輸送能力が高くな
る。なお、凝縮して液相に戻った作動流体は、コンテナ
の中間部の内面を伝わって蒸発部まで還流し、そこで再
度加熱・蒸発する。

【００２８】他方、ヒートパイプ３からマイクロファン
５に伝達されたＣＰＵ２の熱は、ハウジング６のほぼ全
域に伝導される。ハウジング６の内側には、空気Ａの流
動が生じているから、マイクロファン５の保有するＣＰ
Ｕ２の熱は、その空気Ａによって排気孔を経由してパソ
コンケース１の外部まで運ばれる。したがって、パソコ
ンケース１の内部に熱が籠らず、パソコン使用中におけ
るＣＰＵ２の過熱が防止される。

【００２９】このように、ＣＰＵ２の熱をヒートパイプ
３によって金属製のハウジング６に集めた状態で、その
熱をマイクロファン５の送風力によってパソコンケース
１の外部に排出させるため、パソコンケース１の内部空
間に熱が籠らず、従来の冷却構造よりも冷却能力が向上
し、また、ＣＰＵ２以外の既存パーツの過剰な昇温が防
止される利点も生じる。さらに、上記具体例では、ヒー
トパイプ３とマイクロファン５との装着性が良好であ
り、この点からも優れた冷却能力を得ることができる。

【００３０】また、上記具体例では、ＣＰＵ２からマイ
クロファン５への熱輸送をヒートパイプ３を用いて行う
ため、通常、パソコンケース１の壁面付近に設置せざる
を得ないマイクロファン５にＣＰＵ２を隣接させる必要
がなく、そのため、パソコンケース１の内部におけるＣ
ＰＵ２のレイアウトの自由度が向上する。また、ヒート
パイプ３がデッドスペースに配設されているから、従来
の冷却構造よりもパソコンケース１自体を小規模化する
ことができる。

【００３１】なお、上記具体例では、ノートブック型パ
ソコンのＣＰＵの冷却を例示したが、この発明は上記具
体例に限定されるものではなく、例えばデスクトップ型
パソコンやサーバー等に搭載される電子素子に適用する
こともできる。また、円形断面のコンテナのヒートパイ
プ３に替えて、例えば矩形に扁平したコンテナ形状のヒ
ートパイプを用いることもできる。

【００３２】つぎに、図５を参照してこの発明の他の具
体例について説明する。ここに示す例は、ケース９に溝
部１３を２箇所設けた例である。図５での上方に位置す
るブロック１０の左側面と右側面には、ヒートパイプ３
の径と同じ程度の幅の溝部１３がそれぞれ形成されてい
る。これらの溝部１３は、ハウジング６の取り付け溝８
および下方に位置するブロック１１の取り付け溝１２に
それぞれ繋がっている。そして、各溝部１３には、ヒー
トパイプ３の一端部がそれぞれ挿入されており、それら
のヒートパイプ３は、ハウジング６の外周部に沿ってそ
れぞれ配設されている。したがって、ハウジング６に
は、２本のヒートパイプ３が熱授受可能に連結された構
成となっている。

【００３３】ここで、２本のヒートパイプの他端部は、
同じ発熱部に配設させてもよく、また一方のヒートパイ
プを例えばＣＰＵに配設させ、他方を他の既設部品に配
設させるなど、異なる発熱部に配設させることもでき
る。したがって、上記の構成によれば、複数の発熱部を
並行して冷却することができる利点がある。また単管型
ヒートパイプのみならず、ループ型ヒートパイプを適用
することもできる利点もある。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、この発
明によれば、ハウジングに取り付け溝を形成するととも
に、一端部を発熱部に熱授受可能に連結したヒートパイ
プの他端部を、取り付け溝に沿って熱授受可能に配設し
たので、発熱部以外の昇温を防止しつつ、発熱部に対す
る冷却能力を従来になく向上させることができる。

【００３５】また、請求項２に記載した発明によれば、
ヒートパイプのうちのハウジングに取り付けられた部分
を覆う金属製のケースを設けているので、ヒートパイプ
と冷却ファンとの熱授受面積が請求項１の発明に比べて
大きくなり、その結果、冷却能力をより向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に一具体例を示す概略図である。

【図２】マイクロファンを示す概略図である。

【図３】ケースを示す概略図である。

【図４】マイクロファンにヒートパイプを連結させた状
態を示す概略図である。

【図５】溝部を２箇所備えた構成のケースを示す概略図
である。

【符号の説明】

１…パソコンケース、２…ＣＰＵ、３…ヒートパイ
プ、５…マイクロファン、６…ハウジング、７…
羽根車、８…取り付け溝、９…ケース、１２…取り
付け溝、１３…溝部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望月正孝東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者益子耕一東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者後藤和彦東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内 (72)発明者斎藤祐士東京都江東区木場一丁目５番１号株式会社フジクラ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製のハウジングの内部に、冷却用空
気流を生起させるための回転駆動されるブレードが設け
られた冷却ファンを有する冷却システムにおいて、前記ハウジングに取り付け溝が形成されるとともに、一
端部を発熱部に熱授受可能に連結したヒートパイプの他
端部が、取り付け溝に沿って熱授受可能に配設されてい
ることを特徴とする冷却ファンを有する冷却システム。
【請求項２】前記ヒートパイプのうちのハウジングに
取り付けられた部分を覆う、金属製のケースが設けられ
ていることを特徴とする請求項１に記載の冷却ファンを
有する冷却システム。