JPH10261746A - 発熱素子の冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は高発熱素子の冷却構造に関し、実装効
率を妨げることなく冷却効率を向上させることを目的と
する。 【構成】発熱素子１に隣接してプリント基板上に固定さ
れ、上面に複数の放熱フィン８、８・・を備えた放熱器
９と、放熱器９の上部に固定されるファン装置３とを有
し、前記放熱器９と発熱素子１をヒートパイプ１０を介
して連結した発熱素子の冷却構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発熱素子の冷却構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発熱素子を冷却する従来例を図１６に示
す。この従来例において、発熱素子１上には、アルミニ
ウム等の熱伝導性の良好な材料で形成される放熱器９が
固定される。放熱器９は、上面に複数の櫛状の放熱フィ
ン８、８・・を備え、発熱素子１からの発熱は、放熱器
に伝熱された後、冷却風に吸収される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例において、発熱素子１の発熱量が増加していくと、放
熱効果をあげるために発熱素子１近傍の風速を上げてい
くことが必要になり、より強力なファンを使用すること
が必要となる。

【０００４】一方、ファンを強力にするには、ファンの
サイズを大きくするか、回転数のアップを行うことが一
般的であり、結果としてファン実装空間の増大や、騒音
の増加がもたらされるという欠点を有するものであっ
た。

【０００５】また、放熱効果を向上させるために、放熱
フィン８の表面積を増加させることも可能であるが、こ
の場合には、実装空間の増加をもたらすという欠点を有
するものであった。

【０００６】本考案は、以上の欠点を解消すべくなされ
たものであって、実装効率を妨げることなく発熱素子の
効果的な冷却を行うことのできる発熱素子の冷却構造を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、発熱素子１に隣接してプリント基板上に固定され、
上面に複数の放熱フィン８、８・・を備えた放熱器９
と、放熱器９の上部に固定されるファン装置３とを有
し、前記放熱器９と発熱素子１をヒートパイプ１０を介
して連結した発熱素子の冷却構造を提供することにより
達成される。

【０００８】

【作用】本発明において、発熱素子１に隣接して、上面
にファン装置３を装着した放熱器９が実装される。放熱
器９と発熱素子１はヒートパイプ１０を介して連結され
ており、発熱素子１の発熱は、ヒートパイプ１０を介し
て放熱器９に伝達される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。図１、図２に本発明の第１の
実施例を示す。図中１はプリント基板上に実装される発
熱素子を示し、その上方に蔽い板２が配置される。

【００１０】この実施例において、蔽い板２は、カバー
部材１１を発熱素子１に固定して形成されており、その
上面には、適宜位置に開設された送風開口に吐き出し口
を合致させてファン装置３が装着される。

【００１１】ファン装置３は、ケース１２内に送風ファ
ンを収納して形成されており、故障の際の交換を可能と
するために、ケース１２の四隅部をビス止めしてカバー
部材１１に装着される。

【００１２】また、ファンから送出される冷却風が図２
において破線で示す発熱素子１の高発熱部１３に直接に
吹き付けるように、ファン装置３は、ファンの羽１４が
高発熱部１３の直上に来るように発熱素子１の中心に対
して偏心して設けられる。

【００１３】上記ファン装置３を支持するカバー部材１
１は、合成樹脂材料による射出成型品あるいは板金を折
曲して形成されており、ファン装置３を偏心させること
によりファン装置３の辺縁が接近する側の辺縁には、略
２／３に渡って隔壁５が折曲形成される。

【００１４】しかして、ファン装置３を搭載したカバー
部材１１は、隔壁５の下端縁を内方に折曲して形成され
る固定片１５（図１参照）と、該固定片１５に対して対
角位置に設けられる補助支柱部１６とを発熱素子１の上
面に接着することにより発熱素子１上に固定され、この
状態において、発熱素子１とカバー部材１１の蔽い板２
との間には、辺縁の一部が隔壁５により遮蔽され、残余
の辺縁を排気口１７とした空隙部４が形成される。

【００１５】したがってこの実施例において、ファン装
置３を駆動させて空隙部４に冷却風を送風すると、冷却
風は発熱素子１の上面に向けて吹き下りて該発熱素子１
を冷却した後、排気口１７から外部に流れ出す。この
時、隔壁５は、冷却風が冷却に寄与しないまま空隙部４
から直ちに外部に放出されることを防止し、蔽い板２
は、発熱素子１に衝突して反射してくる冷却風を再度発
熱素子１側に反射させるように機能して、各々冷却効率
の向上に寄与する。

【００１６】なお、本実施例においては、ファン装置３
からの冷却風が直接発熱素子１の高発熱部１３に吹き付
けるように、ファン装置３を発熱素子１の中心に対して
偏心した位置に設けた場合を示したが、ファン装置３か
らの十分な冷却風量の供給が可能な場合には、ファン装
置３を発熱素子１の中心に配置することも可能であり、
この場合には、冷却風が空隙部４内全体に通るように、
辺縁部に隔壁５を設けるのが望ましい。

【００１７】図３に本発明の第２の実施例を示す。な
お、以下の実施例の説明において、上述した実施例と同
一の構成は、図中に同一の符号を付して説明を省略す
る。この実施例に係るカバー部材１１は、板金等の熱伝
導性の良好な材料で形成されており、蔽い板２の裏面に
は、適宜箇所にバネ部材６が固定される。バネ部材６
は、リン青銅等の熱伝導性が良好で、かつ、バネ性に富
む材料により形成されており、その自由高さは空隙部４
の高さよりやや高くされている。

【００１８】したがってこの実施例において、カバー部
材１１を発熱素子１に装着した状態において、バネ部材
６は弾性変形してその自由端が発熱素子１の上面に圧接
し、発熱素子１からバネ部材６を経由してカバー部材１
１に抜ける熱パスが構成される。この結果、発熱素子１
は、ファン装置３からの冷却風による冷却に加えて上記
熱パスによる伝導冷却がなされ、より冷却効率が向上す
る。

【００１９】なお、この場合、発熱素子１の中央部、す
なわち高発熱部１３の伝熱を良好にするために、バネ部
材６は、発熱素子１の中央に接近させて設けるのが望ま
しい。

【００２０】図４に本発明の第３の実施例を示す。この
実施例に係る蔽い板２は、空隙部４側に突出する複数の
突条７、７・・を備えている。これら突条７は、空隙部
４内を通る冷却風を絞り込むことにより冷却風の風速を
上昇させ、かつ、図４（ｃ）に示すように、冷却風の向
きを発熱素子１の表面部に向けるために設けられるもの
で、ファン装置３の辺縁に沿って配置される。

【００２１】次に、本発明の第４の実施例を図５に示
す。この実施例において、発熱素子１には放熱器９が装
着される。放熱器９の上面には、複数のピン状の放熱フ
ィン８、８・・が設けられており、その上部にファン装
置３が装着される。

【００２２】ファン装置３は、発熱素子１の中心、すな
わち、高発熱部１３に対して対角位置で、かつ、該高発
熱部１３にファンの羽１４がかかるように２個装着さ
れ、互いに逆方向に回転駆動される。

【００２３】したがってこの実施例において、両ファン
装置３から送風された冷却風は、図５（ａ）において矢
印で示すように、高発熱部１３で合流して風量が増加す
ることとなる。なお、放熱器９の対向する隅部には、図
６に示すように、ファン装置３の辺縁に対応する平面視
Ｌ字状の壁面１８が形成されており、冷却風が冷却に寄
与することなく直ちに放熱器９の外方に放出されるのを
防止している。

【００２４】なお、図５には、ファン装置３を対角位置
に配置する場合を示したが、この他に、図７に示すよう
に、発熱素子１の中心線上に２個のファン装置３、３を
並べて配置することも可能であり、さらに、ファン装置
３の個数も２個に限られるものでなく、３個、あるいは
図８に示すように、４個さらにはそれ以上であってもよ
く、いずれにあっても、各ファン装置３は、冷却風が図
中に矢印で示すように、発熱素子１の中心に集まるよう
に駆動されるとともに、放熱器９には、冷却風が冷却に
寄与することなく直ちに放熱器９の外方に放出されるの
を防止するための壁面１８が適宜設けられる。

【００２５】図９、図１０に本発明の第５の実施例を示
す。この実施例は、実装高さを低くすることを目的とし
た変形であり、プリント基板１９には、発熱素子１に隣
接して放熱器９が固定され、放熱器９と発熱素子１との
間にヒートパイプ１０が架設される。

【００２６】ヒートパイプ１０は、銅製のパイプにフロ
ン等の作動流体を封止して形成され、一端部が放熱器９
の上面に、他端部が発熱素子１に固定される。このヒー
トパイプ１０は、ファン装置３からの冷却風が直接当た
り、かつ、発熱素子１側では、発熱素子１の高発熱部１
３上部を冷却することができるように、放熱器９側で二
股に分岐する平面視フォーク形状に形成されており、二
股状の一端部を収容するために、放熱器９には、ピン状
の冷却フィンが立設されない嵌合スペース２０が形成さ
れる。

【００２７】一方、発熱素子１側は、発熱素子１の上面
に例えば熱伝導性の良好な接着剤等を使用して固定され
るベースプレート２１ａと、このベースプレート２１ａ
にねじ止めされる固定板２１ｂにより挟み付けられて装
着される。

【００２８】かかる構成により、発熱素子１が発熱する
と、ヒートパイプ１０内の作動流体が沸騰して該発熱素
子１の発熱を吸収し、沸騰により発生した気泡は、放熱
フィン８側において冷却されて液化して発熱素子１側に
帰還する。

【００２９】この場合、放熱器９からの排気温度が高い
時には、図１１（ａ）において太線で示すように、発熱
素子１側の側縁を閉塞して排気による冷却効率の低下を
防止するのが望ましく、逆に、排気温度が低い場合に
は、図１１（ｂ）に示すように、発熱素子１の反対側の
辺縁を閉塞して排気を積極的に発熱素子１側に流し込ま
せて固定板２１ａの温度上昇を抑えるように構成するの
が望ましい。

【００３０】さらに、固定板２１ｂとベースプレート２
１ａとの間の熱伝導性を良好にするために、図１２ある
いは図１３に示すように、固定板２１ｂおよびベースプ
レート２１ａの対向面に凹凸を設けて互いに噛み合わせ
ることは望ましい変形であり、このように構成する場合
には、図１２（ｂ）に示すように、凹凸の噛み合わせ部
分に空隙２１を設け、ファン装置３からの冷却風を積極
的に導入することも可能である。

【００３１】一方、放熱器９へのヒートパイプ１０の固
定方法も、図１０に示した方法に限られるものでなく、
例えば、図１４に示すように固定金具２２を介した固定
も可能である。

【００３２】すなわち、固定金具２２は、熱伝導性の良
好な板材により形成され、ヒートパイプ１０の二股部を
上方から押し付けるパイプ収納溝２２ａと、上端に固定
片２２ｃを折曲形成した固定脚２２ｂとを備える。

【００３３】この固定金具２２は、固定片２２ｃを放熱
器９の四隅部に位置する放熱フィン８の柱頭にファン装
置３とともに共締めすることにより放熱器９に固定さ
れ、この状態において、図示しないヒートパイプ１０の
二股部は、放熱器９の上面とパイプ収納溝２２ａで挟み
込まれる。

【００３４】なお、上述した実施例において、放熱器９
上に１個のファン装置３を乗せた場合が示されている
が、この他に、図１５に示すように、対角位置に２個設
けることも、もちろん可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、発熱素子と放熱器をヒートパイプにより連結
したので、冷却効率を著しく向上させ、かつ、実装高さ
も低くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す斜視図である。

【図２】図１の詳細を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は側面図である。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ部拡大図で
ある。

【図５】本発明の第４の実施例を示す図で、（ａ）は平
面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】放熱器を示す平面図である。

【図７】図５の変形例を示す図で、（ａ）は平面図、
（ｂ）は放熱器の平面図である。

【図８】図５のさらに他の変形例を示す図で、（ａ）は
平面図、（ｂ）は放熱器の平面図である。

【図９】本発明の第５の実施例を示す図で、（ａ）は側
面図、（ｂ）は平面図である。

【図１０】図９の分解斜視図である。

【図１１】放熱器への壁面の形成を示す説明図である。

【図１２】ヒートパイプの固定方法を示す説明図で、
（ａ）は分解図、（ｂ）は組み立て状態を示す側面図で
ある。

【図１３】図１２の変形例を示す説明図である。

【図１４】固定金具を示す図である。

【図１５】図９の変形例を示す図で、（ａ）は側面図、
（ｂ）は平面図である。

【図１６】従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 発熱素子 ２ 蔽い板 ３ ファン装置 ４ 空隙部 ５ 隔壁 ６ バネ部材 ７ 突条 ８ 放熱フィンを ９ 放熱器 １０ ヒートパイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱素子（１）に隣接してプリント基板上
   に固定され、上面に複数の放熱フィン（８、８・・）を
   備えた放熱器（９）と、 放熱器（９）の上部に固定されるファン装置（３）とを
   有し、 前記放熱器（９）と発熱素子（１）をヒートパイプ（１
   ０）を介して連結した発熱素子の冷却構造。