JPH08288681A - 電子機器用筐体およびその製造方法 - Google Patents

電子機器用筐体およびその製造方法

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JPH08288681A
JPH08288681A JP7086671A JP8667195A JPH08288681A JP H08288681 A JPH08288681 A JP H08288681A JP 7086671 A JP7086671 A JP 7086671A JP 8667195 A JP8667195 A JP 8667195A JP H08288681 A JPH08288681 A JP H08288681A
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heat pipe
heat
electronic device
plates
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JP7086671A
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Shinji Tanaka
伸司 田中
Tadakatsu Nakajima
忠克 中島
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
Yoshihiro Kondo
義広 近藤
Hitoshi Matsushima
松島  均
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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    • G06F1/20Cooling means
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Abstract

(57)【要約】 【構成】素子から発生する熱は、筐体に形成されたヒー
トパイプ流路3を通って筐体表面に伝え、筐体の広い面
から放熱する。同時に、ヒートパイプ流路3の凹凸構造
は板の剛性を向上させる。 【効果】小型電子機器の狭小空間に高い発熱量のCPU
やメモリを搭載しても冷却可能であり、ノート型のパソ
コンに関しても十分な強度を維持しながらさらに薄型化
を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子機器の筐体構造とそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ワークステーションやパソコンなどの電
子機器に搭載されているCPU等の素子の発熱量が膨大
になってくると、熱を放散するためにファンを用いた強
制空冷(特開平2−83958号公報)によったり、筐体に既
存のヒートパイプを張り巡らせて固定し、広い筐体全体
から放熱を行うやり方が提案されている。また、金属筐
体の内部にヒートパイプを一体化した構造は提案されて
いるが軽量でかつ高い剛性を維持し、製作可能な筐体構
造の提案はなされていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高発熱素子が発生する
熱を取るためのヒートパイプの流路を筐体内部に形成す
ることによって、筐体の全面に熱を伝えて放熱し、同時
に形成した流路によって薄肉・高剛性化を図る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、プレート同士の張り合わせ構造とす
る。流路は二枚のプレートの未接合部を高圧ガスまたは
液圧によって張り出し成形する。
【0005】
【作用】上記の構造により、CPU等の素子から出る熱
はヒートパイプによって筐体まで運ばれ、さらに筐体に
形成された一体化したヒートパイプによって筐体の全面
に輸送され、温度分布が均一化される。また、筐体に形
成された流路はヒートパイプの冷媒に流路のほかに、筐
体の強度を維持するリブ構造として作用する。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
【0007】図1はヒートパイプの一体構造となってい
る本発明における電子機器筐体を示す。すなわち、筐体
は二枚のプレートを張り合わせ接合して構成され、二枚
のプレートの間に冷媒の流路となる空間を形成するため
筐体の内プレート1を局部的に変形させてヒートパイプ
3を形成する。この場合、凸状に形成されたヒートパイ
プの部分は筐体の強度を高めるリブの役割も果たしてお
り、伝熱促進と剛性の両方の特長を兼ね備えている。こ
のためプレート1,プレート2の厚さをそれぞれ1mm以
下にすることが可能である。さらに、筐体の内側には回
路基板や液晶ディスプレー等の表示装置を懸架するため
のビス孔を有する構造で、従来プラスチックモールド品
やダイカストによる金属筐体と同程度の複雑な筐体形状
を実現可能である。
【0008】図2は図1で示した筐体の中央近傍の長手
方向における断面図を示す。内プレート1と外プレート
2がろう材や接着剤等によって接合された構造となって
いる。ヒートパイプ3の流路内部には水等の冷媒を封入
して使用する。
【0009】次に、ヒートパイプ一体構造の筐体を用い
て電子機器に利用する場合の冷却系の配置例を図3を用
いて説明する。すなわち、図3に示す冷却系は受熱板6
と受熱板から伸びるヒートパイプ7,10,ディスプレ
ー8側の筐体に一体で形成したヒートパイプ3およびフ
レキシブルコネクタ9,11によって構成されている。
図3はヒートパイプ一体構造の筐体をディスプレー側の
筐体部品として用いている。キーボード側に取り付けら
れた回路基板上の素子4が発生する熱を柔軟接触子を介
して受熱板6から吸収する。吸収した熱によって、キー
ボード側にあるヒートパイプ7に封入されている冷媒は
気化され、ヒートパイプ7とフレキシブルコネクタ9を
通って筐体に形成されたヒートパイプ3に到達する。ヒ
ートパイプ3を気化された冷媒が通過すると筐体表面か
らの放熱によって冷却されるため冷媒が気体から液体に
変化する。液体と成った冷媒はフレキシブルコネクタ1
1とヒートパイプ10を通って受熱板に戻り、以下同様
のサイクルを繰り返す。ここで、気化された冷媒がヒー
トパイプ7の方向に流れやすくして、冷媒の循環の方向
が一定となるようにするために図6(a)に示すように
ヒートパイプ7の断面積をヒートパイプ10の断面積よ
りも大きくすれば良い。また、図6(b)に示すように
流動抵抗ノズル16を用いて常にヒートパイプ7の方向
に流れやすくすることで安定した冷媒の循環を得ること
ができる。
【0010】なお、実施例ではヒートパイプとしての機
能を考慮したときの効果について示したが、筐体に一体
化されたヒートパイプをポンプ等によって循環するため
の冷媒の流路に使用することも可能である。
【0011】次に、図4(a)〜(f)を用いて図1で
示したヒートパイプを一体化した筐体を加工するための
プロセスの一例を示す。すなわち、図4(a)に示すよ
うに二枚のプレート1,2を用いて、プレート1にはプ
レス加工によってディスプレーを締結するためのビス孔
付きロッド13を挿入する突起を形成し、プレート2に
はヒートパイプの形状に対応するように選択的にセラミ
クスの粉末のような離形剤21を塗布又は印刷する(図
4(b))。次いで、図4(c)に示すように二枚のプ
レートの間にろう材等の接着剤を挿入し、重ね合わせた
後に熱処理して接着する。このとき、離形剤が塗布され
た部分は二枚のプレートは接合されていない。なお、回
路基板やディスプレーを固定するためのビス孔付きロッ
ド13をバーリング突起孔に同時に挿入して固定するこ
とができる。次に、図4(d),(e)に示すように、
接合したプレートの外周スカート部をプレス装置に取り
付けた金型(上ポンチ30,しわ押さえポンチ31,ダ
イ32,下ポンチ33で構成される)によって成形す
る。その後、接合されていない部分に高圧エアを導入し
て、内プレート2を張り出し成形する。この場合、張り
出し量は上ポンチ30の下面に形成された窪み部34の
寸法によって規定される。
【0012】なお、プロセスにおいて、二枚のプレート
の接合をろう材を用いて行ったが、接着剤による接合も
可能である。さらに、実施例ではヒートパイプの冷媒の
流路形成を最終段階で高圧ガスを導入して行っている
が、ビス孔付きロッド13を形成する段階で流路をプレ
ス加工して、その後ろう付けすることも可能である。
【0013】次に、ディスプレーカバーに形成したヒー
トパイプと素子からの熱を伝導する各ヒートパイプの接
続関係について詳細に説明する。図5(a)は冷却系の
側面図であり、図5(b)は上面図を示す。電子機器の
薄型化を達成し、しかも冷却性能を下げないように幅広
で厚さの薄いヒートパイプ7,10、およびフレキシブ
ルコネクタ9および受熱板6が採用されている。すなわ
ち、各パーツの断面は矩形状となっている。フレキシブ
ルコネクタ9は弾性に富んだべロース構造をしており、
ディスプレーの開閉の操作に追従して容易に変形するこ
とができる。図5(a)で回路基板に取り付けられた発
熱素子4はシリコン樹脂のような良好な熱伝導性を有す
る柔軟接触子15を介して受熱板6に熱が伝えられる。
受熱板6とヒートパイプ7,10の接合は溶接やろう付
けで行うことができる。また、ヒートパイプ7とフレキ
シブルコネクタ9およびヒートパイプ付き筐体の接合も
溶接やろう付けで行うことができる。なお、ヒートパイ
プ7,10およびフレキシブルコネクタ9,受熱板6,
ヒートパイプ3の材料はステンレスやアルミニウム系、
または銅系の金属を用いることができる。ただし、フレ
キシブルコネクタとして高分子系のフレキシブルチュー
ブを採用することも可能であり、ヒートパイプとの接続
には市販のジョイントを使用することができる。
【0014】図7はヒートパイプを一体化した筐体構造
のもう一つの例である。図1で示した筐体には循環型の
ヒートパイプ流路が形成されているが、図7では受熱板
に接続するためにフレキシブルコネクタが取り付けられ
る場所は一箇所である。すなわち、図7に示す筐体を用
いたときの冷却系の配置状態を図8に示される。この場
合、ヒートパイプ7には素子の熱によって気化された冷
媒がヒートパイプ3に移動し、また筐体で冷却されて液
化した冷媒が共存している。この場合の受熱板における
ヒートパイプの接続状況を図9に示す。受熱板6で気化
した冷媒はヒートパイプ7の上部に沿って筐体側に移動
するが、筐体で冷却されて液化した冷媒はヒートパイプ
7の下部に沿って受熱板に戻り、同様のサイクルを繰り
返す。
【0015】実施例ではディスプレー側の筐体について
のみヒートパイプを形成しているが、高発熱素子が搭載
されている側の筐体にヒートパイプを形成することも可
能である。キーボード側の筐体にヒートパイプを形成し
た場合の冷却系の構成について説明する。すなわち、図
10において高発熱素子4が発生する熱はヒートパイプ
7からフレキシブルコネクタ9を介してキーボード側筐
体に形成されているヒートパイプに伝熱される。図3や
図8における冷却系を採用した場合、ディスプレーを開
閉する度にフレキシブルコネクタは曲げ変形を受けるた
めに、フレキシブルコネクタには高い強度信頼性が要求
される。図10に示すように発熱素子が存在する側にヒ
ートパイプ付きの筐体を採用すればこの問題は解消され
る。図11は図10に示したキーボード側の筐体構造を
示しており、ディスプレー筐体と同様に図4で示したプ
ロセスを用いて、回路基板やハードディスク等を固定す
るためのビス孔付きロッド13を形成できる。また、図
11において、ICカードやフロッピーディスク装置を
挿入するための、筐体側壁の窓60,61,62はプレ
ス打ち抜き等で成形が可能となる。
【0016】図12はヒートパイプを形成したディスプ
レー側の筐体に発熱素子を挿入・固定する場合の概略の
実装構造を示す。すなわち、筐体にはディスプレー8の
他に高発熱素子4が組み込まれる回路基板40等が筐体
に固定され、次いでディスプレー側の筐体カバー17で
カバーされる。なお、回路基板をキーボード側の回路基
板と電気的に接続するためのコネクタ18が形成されて
いる。また、冷媒の挿入は冷媒をヒートパイプの内部空
間に満たした後、口金部19を圧着封止した後、溶接等
の手段で完全に密閉することができる。なお、図では口
金部を一個だけ示しているが二個設けることにより、冷
媒の封入操作は容易になる。
【0017】次に、発熱素子から出る熱をヒートパイプ
に伝える手段を図13の断面図によって説明する。すな
わち、素子4からの熱は柔軟接触子15を介してヒート
パイプに伝えられる。柔軟接触子15を採用することに
よって、素子が外部からの衝撃を受けにくい構造にする
とともに、素子との密着性を高めることによって熱伝達
特性を向上させることができる。
【0018】なお、実施例では説明を省略したが、ヒー
トパイプの内面に毛細管現象を利用して冷媒が受熱部に
帰還しやすくなる微細な溝(ウイック)を形成すること
は可能である。また、実施例では素子からの熱を本発明
のヒートパイプ付き筐体のみに伝える冷却系となってい
るが、高発熱素子が搭載されている側の従来の筐体に発
熱量の一部を伝熱して分散すれば、さらに高い発熱量の
素子の冷却も可能となる。
【0019】以上の実施例から明らかなように、本発明
によって筐体の剛性を維持しながら薄型化でき、しかも
一体化されたヒートパイプによって高発熱素子の冷却が
可能となる。
【0020】
【発明の効果】本発明によってノートタイプのワークス
テーションやパソコンの狭小な空間にCPU等の高発熱
素子からの熱を効率良く伝達するための安価な構造のヒ
ートパイプを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒートパイプを一体化した筐体の斜視図。
【図2】図1の筐体の断面図。
【図3】本発明の筐体を用いて冷却系を組み込んだ電子
機器の斜視図。
【図4】ヒートパイプの加工プロセスの説明図。
【図5】冷却系の説明図。
【図6】素子受熱部の説明図。
【図7】本発明の第二実施例の筐体の斜視図。
【図8】ヒートパイプ筐体を搭載して冷却系を組み込ん
だ電子機器の斜視図。
【図9】受熱部におけるヒートパイプの接続の説明図。
【図10】キーボード側だけで冷却系を構成した場合の
パソコン。
【図11】ヒートパイプが一体化されたキーボード側筐
体の斜視図。
【図12】ディスプレー側筐体にヒートパイプを一体化
したときの部品組込の説明図。
【図13】ヒートパイプを一体化したディスプレー側筐
体に素子からの熱を伝える手段の断面図。
【符号の説明】
1…内プレート、2…外プレート、3…ヒートパイプ流
路、13…ビス孔付きロッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29L 22:00 31:34 (72)発明者 近藤 義広 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 (72)発明者 松島 均 神奈川県泰野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所オフィスシステム事業部内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子機器の筐体において、二枚のプレート
    の表面が選択的に張り合わせ接合された構造であること
    を特徴とする電子機器用筐体。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記二枚のプレートの
    うち少なくとも一枚は金属製である電子機器用筐体。
  3. 【請求項3】請求項2において、前記二枚のプレートの
    合わせ面の未接合部に空間が形成されて、ヒートパイプ
    の冷媒の流路が構成されている電子機器用筐体。
  4. 【請求項4】請求項2において、前記二枚のプレートの
    合わせ面の未接合部に筐体の補強用リブが形成されてい
    る電子機器用筐体。
  5. 【請求項5】請求項1,2,3または4に記載した前記
    筐体を搭載した携帯型パソコンまたはワークステーショ
    ン。
  6. 【請求項6】二枚のプレートがろう材,接着剤,溶接ま
    たは拡散接合等の手段によって選択的に接合され、接合
    板がプレス成形によって加工された後、前記二枚のプレ
    ートの未接合部を液圧または空気圧の手段によって塑性
    変形させ、ヒートパイプの流路を形成する電子機器用筐
    体の製造方法。
  7. 【請求項7】請求項6において、前記二枚のプレートが
    プレス成形によって加工される手段と、前記二枚のプレ
    ートの未接合部が液圧または空気圧の手段によって加工
    される手段によって形成される電子機器用筐体の製造方
    法。
  8. 【請求項8】プレス装置によって突起予備成形されたプ
    レートを別のプレートと接合する工程と、接合板をプレ
    ス加工によって外周にスカート部を形成することを特徴
    とする電子機器用筐体の製造方法。
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