JPH088567A - 部品の冷却装置及び熱伝導機構部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子機器を構成する筐体との間に、空間を有
する電子部品を、大気より高い熱伝導率を有する部材を
介して、効率的に電子機器外部へ放熱させることで、効
果的に冷却することを目的とする。 【構成】電子部品１と、筐体２との間の空間に大気より
熱伝導率の高い高熱伝導部材５を電子部品１と筐体２の
間隔に応じて可動変形が可能な状態で挿入し、電子部品
１で発生した熱を筐体２へ伝え筐体２を放熱板として利
用し、電子部品１の冷却を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、部品の冷却装置に係
り、特に部品で発生した熱を筐体を利用して筐体外部に
放熱する電子部品の冷却装置に関する。

【０００２】電子機器の小型軽量化の追及の結果、部品
の配置密度が高まり、其れに伴う発熱密度も大きくなっ
てきている。

【０００３】このため部品を冷却する手段を施すこと
は、電子機器の信頼性を得るために重要である。

【０００４】

【従来の技術】従来における部品が発生する熱の冷却
は、例えば電子部品が搭載される電子機器が携帯用のパ
ソコン（パーソナルコンピュター）のような小型機であ
る場合には、形状が大なる強制冷却装置を設けるスペー
スが無いため、自然対流によって行われている。

【０００５】一方、電子部品が搭載される電子機器が大
型コンピューターのような大型機である場合には、冷却
ファン、或いは水冷装置のような冷却方法が適用されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、年々小型、軽
量化される傾向にあるコンピュータにおいては、上記し
た従来の冷却方法では充分な冷却処理が行えなくなって
きた。

【０００７】即ち、例えばラップトップ型のパソコンを
例に挙げると、この種のパソコンは小型化のために実装
密度が上がり、発熱密度の上がる一方で、大気を循環さ
せることのできる空間が減って熱が籠もりやすくなって
きている。

【０００８】また、冷却ファンや水冷装置は、設置する
のに広いスペースが必要であり装置の小型化軽量化の要
請と相反する。

【０００９】本発明は、上記の点を鑑みて成されたもの
であり、大気よりも高い熱伝導率を有する部材を熱伝導
機構部として、部品から発生する熱を、電子機器の筐体
へ直接伝え、電子機器外へ放熱させることによって、効
果的に部品を冷却し得る部品の冷却装置を提案すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
筐体を有する電子機器内で、該筐体との間に空間部を有
するように配置された部品を冷却する部品の冷却装置に
おいて、該部品と筐体の間に熱伝導機構部を介装して成
ることを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、熱伝導機構部部
を、高熱伝導体と、高熱伝導体を内部に封入する包装袋
から構成し、包装袋に封入された高熱伝導体が室温付近
で常温か、または常温付近で液相である部材と、室温付
近で固相である部材の混合物により、該包装袋の外郭形
状が、変形し得る構成として成ることを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明は、該熱伝導機構部を部品
と当接することにより、熱的に接続される第１の部材
と、筐体と当接することにより熱的に接続される第２の
部材と、第１の部材を該部品に向け付勢すると共に、該
第２の部材を筐体に向けて付勢する付勢手段とにより構
成することを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記の各手段は、下記のようにして作用する。

【００１４】請求項１記載の発明によれば、部品で発生
した熱は、部品と筐体との間に熱伝導機構部が介装され
ているため、この熱伝導機構部を介して筐体に熱伝導し
ていく。また、熱伝導機構部は高い熱伝導率を有するた
め、熱効率良く筐体に熱伝導していく。

【００１５】更に筐体は大気と接しており、また大気と
の接触面積は広い。よって、筐体に熱伝導された熱は効
率よく大気に放熱される。

【００１６】請求項２の発明によれば、熱伝導機構部が
包装体内に高熱伝導率流体を封入して成る構成とされて
いるため、高熱伝導率流体の流動性により、その外郭形
状が変形し得る構成となっている。 よって、冷却すべ
き部品の形状に凹凸がある場合、あるいは高さが一様で
ない場合、 異なる複数の部品を一括的に冷却する場合に
おいても、部品と熱伝導機構部の密着性を良好に保つこ
とができる。

【００１７】また、これにより部品と熱伝導機構部の接
触面積を大きくとることができ、部品で発生する熱を、
効率よく筐体へ伝えることが可能となる。

【００１８】更に請求項３の発明によれば、熱伝導機構
部が機械的な構造を有するために、高熱伝導流体の経時
劣化が発生する恐れが無くなり、また包装袋の劣化に起
因する液漏れの発生を防止することができる。更に、包
装袋を介さないで高熱伝導率部材を部品、及び筐体に直
接熱的に接続することができる。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例を図面と共に説明する。

【００２０】図２は、本発明の第１実施例を適用して成
る、ノート型の小型パソコンを説明した概略図である。

【００２１】同図に示される１は半導体装置（ＩＣ）等
の部品であり、稼働することによって熱を発生する。

【００２２】２はパソコンを構成する筐体であり、樹脂
等の部材から成る。また、３は部品１を装着したプリン
ト配線板で、筐体２内に配設されている。

【００２３】７はパソコンの液晶デイスプレイで、８は
データ等の入力を行なうキーボードである。

【００２４】更に、４ａは、本発明の第１実施例による
熱伝導機構部である。

【００２５】ここで本発明の要部となる、熱伝導機構部
４ａを用いて構成される冷却装置部分を、より詳細に図
１（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。

【００２６】図１（Ａ）は、プリント配線板３と、部品
１、熱伝導機構部４ａ、筐体２の位置関係を示した図で
ある。熱伝導機構部４ａは、同図に示されるように、部
品１と筐体２の間に介装されている。

【００２７】熱伝導機構部４ａは、図１（Ｂ）に示す通
り、包装袋６中に高熱伝導体５を封入して成る構造を有
している。包装袋６は、アルミニウム箔を数種類の有機
樹脂で挟んで接合させた多層構造の膜によってなる袋で
出来ており、層全体の厚みは１．２ｍｍである。

【００２８】また、熱伝導機構部４ａは、部品１及び、
筐体２への圧着性を上げるために、筐体２と部品１の間
隔よりも２０％大きい値の厚さに設計する。今回の実験
で製作した熱伝導機構部４ａは、高熱伝導体５として、
水銀５０ｍｌを使っており、この高熱伝導体５を内部に
封入した状態で包装袋６の外形は、縦６ｃｍ×横８ｃ
ｍ、最大の厚みは１．２ｃｍとし、この構造で作られた
熱伝導機構部４ａは、高熱伝導体５が水銀であり、常温
（２５℃付近で）液体であることより、形状の変形が可
能であり、部品１と筐体２との間によく密着性よく介装
することができる。

【００２９】よって、部品１で発生した熱は包装袋６を
介して高熱伝導体５へ熱伝導し、続いて高熱伝導体５か
ら筐体２へと熱が伝導する。

【００３０】また上記のように、高熱伝導体５として高
熱伝導率流体である水銀を使用しているため、高熱伝導
体５に生じた高温部分は、より温度の低い低温部分であ
る筐体２側への移動、即ち対流を生じる。

【００３１】よって、部品１側で温められた高熱伝導体
５を筐体側へ送り、筐体２は高熱伝導体５の熱を小型パ
ソコンの外へ放熱することで高熱伝導体５の温度を下げ
る。

【００３２】温度の下がった高熱伝導体５は、部品１側
の高熱伝導体５の高温部が、上記対流によって移動して
くることで、再び部品１側へ移動する。

【００３３】こうした対流の現象は熱伝導機構部４ａの
部品１を冷却する効果を促進する。ところで、現在一般
的に、筐体２の材質として、放熱効果の高い部材の開発
が成されている。

【００３４】本発明による部品１の冷却装置は、部品１
で発生する熱を筐体２に、熱伝導機構部４ａによって直
接接続する構成であるために、放熱効果の高い部材によ
り筐体２を形成することには部品１の放熱効果が更に上
がることが期待される。また、高熱伝導部材に流動体を
用いたことで、電子機器に加わる衝撃を緩和する効果も
得られる。

【００３５】尚、上記実施例では、高熱伝導体５とし
て、水銀（Ｈｇ）を使用したが、水銀に代えて、常温で
液相であるＧａ（融点、２９．７℃）等を用いることが
考えられる次に本発明者が本発明の効果を実証するため
に行なった実験について説明する。以下説明する実験に
おいては、図２に示すノート型のパソコンに本発明を適
用した。

【００３６】実験の対象となった１電子部品は、その規
格は１６０ピン、ＳＱＦＢ（Ｓｈｒｉｎｋ Ｑｕａｄ
Ｆｌａｔ Ｐａｋａｇｅ）、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｓｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）その発熱量は２．４
Ｗである。プリント板は１．２ｍｍの厚さで、このほぼ
中央に電子部品を配した。筐体２は１．５ｍｍのＡＢＳ
（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ
Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂製である。

【００３７】先ず本発明の冷却装置を使用しない場合、
即ち電子部品の冷却は、電子機器内の大気の自然対流に
よるだけである場合について、ノート型パソコン本体の
稼働時に電子部品の温度を測定したところ５５℃であっ
た。

【００３８】これに対し、熱伝導機構部４ａを用いた本
発明の電子部品冷却装置を図２のノート型パソコンを使
って稼働時の電子部品の温度を測定したところ、３５℃
であった。

【００３９】つまり、図１の熱伝導機構部４ａを使った
冷却装置によって電子部品の温度は２０℃下がったこと
になり、顕著な冷却効果が観測された。

【００４０】図３（Ａ）は、本発明の第２実施例による
熱伝導機構部４ｂを搭載した場合のノート型パソコンを
示している。

【００４１】本実施例に用いる熱伝導機構部４ｂは図３
（Ｂ）に示す構造のもので、図１（Ｂ）に記載したのと
同様の包装体６を使用し、高熱伝導体９として、常温付
近で液相である水銀２５ｍｌと、常温付近で固相である
アルミニウム粉末５０ｇの混合物を使用し、水銀の流動
性によって形状を変形可能な構造としたものである。上
記のように、熱伝導機構部４ｂの高熱伝導体９を水銀２
５ｍｌと、アルミニウム粉末５０ｇの混合物にしたこと
で、包装袋６は水銀の流動性による形状を変形可能な構
造に維持でき、水銀より高い熱伝導率を有するアルミニ
ウムを含有させることにより熱伝導機構部４ｂ全体の熱
伝導性を向上させることができた。

【００４２】上記第２実施例では、固相である高熱伝導
率部材としてアルミニウム粉末を用いたが、アルミに代
えて熱伝導性の高い銀（Ａｇ），インジウム（Ｉｎ）を
用いることも可能である。

【００４３】また、第１実施例の実験と同様に熱伝導機
構部４ｂをノート型パソコンに取り付けて稼働時の電子
部品温度を測定した結果、３０℃を得た。即ち、熱伝導
機構部４ｂを使った冷却装置によって電子部品の温度は
２５℃下がったことになり、第１実施例同様、顕著な冷
却効果が観測された。

【００４４】図４（Ａ）は本発明、第３実施例による熱
伝導機構部４ｃをノート型の小型パソコンに搭載した例
を示した図である。

【００４５】熱伝導機構部４ｃの詳細な構造を図４
（Ｃ）ないし４（Ｄ）により説明する。

【００４６】図４（Ｂ）は本実施例による熱伝導機構部
４ｃを電子部品１と、筐体２との間に介在させた状態を
拡大して示すものである。

【００４７】熱伝導機構部４ｃは、電子部品１と密着し
熱的に接続される、第１の部材１１と、筐体２に密着し
熱的に接続される第２の部材１２と、第１の部材１１と
第２の部材１２との間に介装されるコイルスプリング状
のバネ１０から構成される。図４（Ｃ）、図４（Ｄ）に
示すように、第１の部材１１は、ピストン部１１ｂと、
このピストン部１１ｂの上部に設けられる円盤１１ａか
ら構成されている。また第２の部材１２は、シリンダー
部１２ｂと、このピストン部１２ｂの上部に設けられる
円盤１２ａから構成されている。

【００４８】ピストン部１１ｂはシリンダー部１２ｂ内
に摺動可能に挿入されており、よって熱伝導機構部４ｃ
は上下方向に伸縮し得る構成となっている。また、バネ
１０は各円盤１１ａ、１２ａを離間させる方向に弾性力
を付勢する。

【００４９】第１の部材１１を構成する円盤１１ａ、ピ
ストン部１１ｂ、第２の部材１２を構成する円盤１２
ａ、シリンダー部１２ｂ、及びバネ１０はいずれも熱伝
導率の高いアルミニウムで作られている。

【００５０】本発明実施例においては、円盤１１ａ、円
盤１２ａは半径２．５ｃｍ、厚さ１．５ｍｍのサイズと
し、バネ１０の高さは１．５ｃｍのものを使用してい
る。上記構成の熱伝導機構部４ｃは、図４（Ｂ）に示す
ように、電子部品１と筐体２との間に、バネ１０が圧縮
された状態で介装される。

【００５１】これにより、円盤１１ａ、及び円盤１２ａ
は、それぞれ電子部品１と筐体２にバネ１０により押し
つけられて密着することになり、それぞれの間での熱伝
導効果が高められる。

【００５２】また、第１の部材１１及び、第２の部材１
２はバネ１０及びピストン１１ｂ、シリンダー１２ｂを
介して熱的に接続されるため、電子部品１で発生した熱
は、第１の部材１１、第２の部材１２を経て筐体２に伝
導し、筐体２を通じて外部に放熱されることとなり、電
子部品１は効率的に冷却される。

【００５３】上記構成とされた熱伝導機構部４ｃによれ
ば、熱伝導機構部が機械的な構造を有するために、前記
した各実施例で発生する恐れのある高熱伝導体５の経時
劣化（例えば液漏れの発生）を防止することができる。
また、包装袋を介さないで高熱伝導体５を電子部品１、
及び筐体２に直接向接することができるため、電子部品
の冷却は一層効果的である。

【００５４】第３実施例においては、熱伝導機構部４ｃ
を構成する各部材をアルミによって作成したが、アルミ
に代えて金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）を用いる
ことも可能である。

【００５５】上記した第３実施例に係る熱伝導機構部４
ｃをノート型パソコンに搭載して第１実施例で述べたの
と同様の実験を行なった結果、測定された電子部品１の
温度は２３℃であった。即ち、本実施例の、熱伝導機構
部４ｃを使った冷却装置によって電子部品の温度は２３
℃下がったことになり、第１実施例、第２実施例同様に
顕著な冷却効果が観測された。

【００５６】尚、熱伝導機構部は、前記各実施例に示し
た位置に限らず、電子機器内で電子部品が熱を発生する
可能性のある、いかなる位置にも複数個の適用が可能で
ある。 例えば、図５は熱伝導機構部４（ａ，ｂ，ｃの
いずれでも可）をデイ スプレイ部分に挿入した場合を示
している。

【００５７】また、本発明による熱伝導機構部４ａ、４
ｂ、４ｃで使用した部材の各熱伝導構部部材の熱伝導率
を図６に纏めて示しておく。

【００５８】

【発明の効果】上述のように、請求項１記載の発明によ
れば、筐体を有する電子機器内で、筐体との間に空間部
を有するように配置された部品を冷却する部品の装置に
おいて、部品と筐体の間に熱伝導機構部を介装すること
で、大気を介在した自然冷却以上の冷却効果を実現でき
る。

【００５９】また、熱伝導機構部を部品と、筐体との間
の空間部に設置することにより、電子機器を小型化する
のに効果がある。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、部品と筐体
との間の空間部の形状に依らず、熱伝導機構部と部品の
密着面積を大きくとり、部品から筐体への熱伝導効果を
上げ、部品の冷却効果を上げる効果がある。

【００６１】更に請求項３の発明によれば、熱伝導機構
部が機械的な構造を有し、液相より成る高熱伝導体の経
時劣化の発生を防止でき、より信頼性の高い冷却装置を
提供できる。

【００６２】また、包装袋を介さないで高熱伝導率部材
を部品、及び筐体に直接向接することができるため、部
品の冷却効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の第１実施例である冷却装置の
断面図である。（Ｂ）は（Ａ）中、熱伝導機構部４ａを
拡大して示す図である。

【図２】本発明の第１実施例に使用した熱伝導機構部４
ａを搭載したノート型パソコンの概略構成図である。

【図３】（Ａ）は本発明の第２実施例に使用した熱伝導
機構部４ｂを搭載したノート型パソコンである。（Ｂ）
は図３（Ａ）中、熱伝導機構部４ｂを拡大して示す図で
ある。

【図４】（Ａ）は本発明の第３実施例に使用した熱伝導
機構部４ｃを搭載したノート型パソコンである。（Ｂ）
は図４（Ａ）中、熱伝導機構部４ｃを拡大して示す図で
ある。（Ｃ）は（Ｂ）で示した熱伝導機構部４ｃの断
面、及び概略図である

【図５】本発明の第１、或いは第２実施例による熱伝導
機構部を、複数個使用した実施例の概略図である。

【図６】本発明の実施例による熱伝導機構部の各熱伝導
機構部部材の熱伝導率を、大気と比較してまとめた図で
ある。

【符号の説明】

１ 電子部品 ２ 筐体 ３ プリント配線板 ４ａ、４ｂ、４ｃ 熱伝導機構部 ５、９ 高熱伝導部材 ６ 包装袋 ７ デスプレイ ８ キーボード １０ 熱伝導機構部４ｃのバネ分 １１ 熱伝導機構部４ｃの、電子部品（１）に向接する
第１の部材（Ａｌ製） １２ 熱伝導機構部４ｃの、筐体（２）に向接する第２
の部材（Ａｌ製）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体を有する電子機器内で、該筐体との
   間に空間部を有するように配置された、部品を冷却する
   部品の冷却装置において、該部品と筐体との間に、熱伝
   導機構を介装して成ることを特徴とする部品の冷却装
   置。
2. 【請求項２】 熱伝導機構部を、 高熱伝導体と、高熱伝導体を内部に封入する包装袋とか
   ら構成し、 該包装袋に封入された高熱伝導体が常温付近で液相か、
   または常温付近で液相である部材と、室温付近で固相で
   ある部材の混合物により、該包装袋の形状が変形し得る
   構成として成ることを特徴とする熱伝導機構部。
3. 【請求項３】 該熱伝導機構部を、 該部品と当接することにより熱的に接続される第１の部
   材と、 該筐体と当接することにより熱的に接続される第２の部
   材と、 該第１の部材を該部品に向け付勢すると共に、該第２の
   部材を該筐体に向けて付勢する付勢手段とにより構成す
   ることを特徴とする特許請求範囲第１項記載の部品の冷
   却装置。