JPH11325764A - 電子素子の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンを備えた構成の電子素子の冷却装置に
おいて、そのコストを低廉化する。 【解決手段】 筐体１の内部に発熱する電子素子３が備
えられるとともに、その電子素子３の熱を筐体１の外部
に向けて送気して排出するファン１１が備えられた電子
素子の冷却装置において、温度変化に伴う比重差で流動
する熱媒体Ｗを充填した密閉循環路６が筐体１の内部に
上下方向に向けた姿勢で設けられている。その密閉循環
路６の一部には、電子素子３が熱授受可能に設けられて
いる。更にファン１１が密閉循環路６のうちの電子素子
３が設けられた部分よりも上方部分に向けて送気するよ
うに設けられている。

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、ケースの内部に
配置された電子素子の熱をケースの外部に排出すること
によって、電子素子を冷却する構成の冷却装置に関する
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（以下、ＣＰＵと記
す）などの電子素子の出力が増大されている。そこでそ
の冷却装置について種々提案されている。その一例とし
て従来では、パソコンケースの内部に設けられたＣＰＵ
にヒートパイプの一端部を連結するとともに、そのヒー
トパイプの他端部をヒートシンクに連結し、更にこのヒ
ートシンクに向けて送気するマイクロファンを備えた構
成の冷却装置がある。

【０００３】したがってこの冷却装置によれば、ＣＰＵ
の熱がヒートパイプの作動流体によってヒートシンクま
で運ばれるとともに、その熱がマイクロファンによって
生じる空気流と共にパソコンケースの外部に排出される
から、ＣＰＵの過熱を確実に防止することができること
に加えて、パソコンケース内に熱がこもらない利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の冷却装置では、ＣＰＵの熱をヒートシンクに供給する
手段としてヒートパイプを用いていることにより装置全
体としてのコストが嵩む問題があった。

【０００５】すなわちヒートパイプは、その製造工程に
おいてコンテナ材料と相性のよい凝縮性流体を充分に脱
気した状態で封入した後、更にコンテナ自体から非凝縮
性ガスを排出させるためのシーズニングを行なう必要が
ある。これは、コンテナの内部に非凝縮性ガスが存在す
ることによって熱輸送能力および耐用寿命が共に劣化す
るためである。そのうえヒートパイプは、コンテナのう
ち凝縮部側の端部から蒸発部側の端部に対して作動流体
を確実に還流させるための手段として例えば金属メッシ
ュあるいは多数条のグルーブなどからなるウィックをコ
ンテナ内に備える必要があり、総じてコスト高になる要
因が多い。このように比較的単価の高いヒートパイプを
採用していることに伴って、上記従来の冷却装置ではコ
ストが高くなっていた。

【０００６】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、コストの低廉化を図ることのできるパソコンの冷
却装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【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、この発明は筐体の内部に発熱する
電子素子が備えられるとともに、その電子素子の熱を前
記筐体の外部に向けて送気して排出するファンが備えら
れた電子素子の冷却装置において、温度変化に伴う比重
差で流動する熱媒体を充填した密閉循環路が前記筐体の
内部に上下方向に向けた姿勢で設けられるとともに、そ
の密閉循環路の一部に前記電子素子が熱授受可能に設け
られ、更に前記ファンが前記密閉循環路のうちの前記電
子素子が設けられた部分よりも上方部分に向けて送気す
るように設けられていることを特徴とするものである。

【０００８】したがってこの発明によれば、ファンを動
作させることによって筐体内の空気が密閉循環路のうち
の上記の部分と接触した後に筐体の外部に排出される。
また電子素子が発熱すると、その熱が密閉循環路を介し
て熱媒体に伝達される。すなわち熱媒体が、密閉循環路
のうち電子素子が設けられた箇所において加熱される。
熱を受けた熱媒体は比重が小さくなっているために、密
閉循環路内を上方に向けて移動するとともに、その密閉
循環路のうちファンによって冷却された箇所において放
熱する。つまりファンの空気流によって熱が奪われる。
放熱した熱媒体は比重が大きくなっているために、下方
に向けて移動する。それに伴って密閉循環路内の熱媒体
全体が一定方向に自然循環する。

【０００９】このように熱媒体が相変化せずに一方向に
移動することによって、電子素子の熱がファンまで運ば
れた後、空気流によって筐体の外部に運ばれる。その結
果、電子素子の過熱が防止される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一具体例を図１
ないし図３を参照して説明する。これらの図に示す例
は、デスクトップ型のパソコンを対象とした例である。
この発明の筐体に相当するパソコンケース１は、プラス
チックパネルあるいは金属パネルによって形成された矩
形の中空容器である。パソコンケース１の内部の底部に
は、その底部と平行な姿勢で基板２が設けられている。

【００１１】この基板２のうち図１での上面部には、こ
の発明の電子素子に相当するＣＰＵ３が配置されてい
る。そのＣＰＵ３の上面部には、ＣＰＵ３の上面形状と
同じ形状の金属ブロックからなるマイクロチャンネル４
が密着した状態に取り付けられている。このマイクロチ
ャンネル４のうち図２での左右に対向する側面部には、
他方の側面部まで貫通した矩形の孔部５が多数形成され
ている。更にマイクロチャンネル４のうち図２での左右
の側面部、つまり孔部５の開口部が形成された面には、
循環路６の開口端が各孔部５と連通しかつ液密性を担保
した状態でそれぞれ取り付けられている。すなわちマイ
クロチャンネル４によって循環路６のうちの実質的な一
部分が形成されている。したがって循環路６の一部とＣ
ＰＵ３とが互いに熱授受可能な構成となっている。

【００１２】循環路６は、一例として円形断面のプラス
チックあるいは銅からなるチューブによって形成された
密閉構造のものであり、その内部には適宜の液体が熱媒
体Ｗとして充填されている。つまり熱媒体Ｗが、循環路
６内に満たされた状態で封入されている。そして循環路
６は、全体をパソコンケース１の厚さ方向に立ち上げた
姿勢、すなわち管路の一部がマイクロチャンネル４の上
方に位置する姿勢で配置されている。なおこの具体例で
は、熱媒体Ｗの循環方向を強制的に左回りとするために
循環路６のうち図１での左下のコーナーが右下のコーナ
ーよりも若干高く配置されている。

【００１３】また循環路６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
ッドスペースを通した状態で配設されている。更に必要
に応じて、循環路６のうちマイクロチャンネル４および
後述のヒートシンク７と接触しない部分の外周部を断熱
被覆してもよく、このように構成すればパソコンケース
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。

【００１４】更に循環路６のうち図１での右上のコーナ
ー付近には、ヒートシンク７が熱授受可能に設けられて
いる。すなわちヒートシンク７の取り付け位置は、ＣＰ
Ｕ３よりも高い位置となっている。具体的には、ヒート
シンク７はほぼ平板状のベース９と、そのベース９の上
面に互いに平行に設けられた多数枚の薄板フィン１０と
によって構成されている。更にベース９のうち図３での
上下に対向する側面部には、他方の側面部まで貫通する
孔部８が多数形成されている。そしてベース９のうち孔
部８の開口部が形成された面、すなわち図３での上下に
対向した側面部には、循環路６の開口端が各孔部８と連
通しかつ液密性を担保した状態でそれぞれ取り付けられ
ている。すなわちヒートシンク７が循環路６のうちの実
質的な一部分を形成している。なおヒートシンク７は、
各薄板フィン１０を図１での手前側に向けかつ水平に向
けた姿勢で配置されている。

【００１５】パソコンケース１の内部のうちヒートシン
ク７の近傍には、小型のファン１１が設けられている。
より詳細にはこのファン１１は、ハウジング１２の内部
に回転駆動するブレード１３を設けた構成の軸流ファン
１１であって、その吐出し部１４側の開口箇所をヒート
シンク７と対向させた状態に配置されている。すなわち
ファン１１を動作させた場合、吸込み部１５からハウジ
ング１２の内部に入り込んだパソコンケース１内部の空
気が、吐出し部１４を経由して薄板フィン１０同士の間
を通過した後に、パソコンケース１の排気孔（図示せ
ず）を介して外部に送り出される構成となっている。

【００１６】つぎに上記のように構成された冷却装置の
作用について説明する。ファン１１を動作させることに
よって、パソコンケース１内の空気がヒートシンク７の
薄板フィン１０同士の間を通過して、パソコンケース１
の外部に流れ出る。またパソコンが使用されると、それ
に伴う通電によってＣＰＵ３が発熱し、この熱がマイク
ロチャンネル４を介して循環路６の一部に伝達される。
すなわち熱媒体Ｗが、循環路６のうちの孔部５内に配設
された箇所において加熱される。

【００１７】熱を受けた熱媒体Ｗは比重が小さくなって
いるために、循環路６の図１での左下のコーナーおよび
左上のコーナーに向けて移動するとともに、ヒートシン
ク７のベース９に放熱する。放熱した熱媒体Ｗは比重が
大きくなっているために、循環路６のうちの図１での右
下のコーナーに向けて移動するとともに、マイクロチャ
ンネル４の上部を通過する際にＣＰＵ３の熱によって再
度暖められる。すなわち一部の熱媒体ＷがＣＰＵ３に加
熱されることによって、熱媒体Ｗの全体が自動的に左回
りに自然循環し、この循環によってＣＰＵ３の熱がヒー
トシンク７まで運ばれる。

【００１８】なおベース９に伝達されたＣＰＵ３の熱
は、各薄板フィン１０に伝達されるとともに、空気流に
よってパソコンケース１の外部に運ばれる。その結果、
ＣＰＵ３が冷却されてその過熱が防止される。またパソ
コンケース１の内部に熱がこもらない。

【００１９】このように上記構成の冷却装置によれば、
ＣＰＵ３の熱をヒートシンク７に供給する手段として単
にチューブ内に熱媒体Ｗを充填しただけの循環路６を採
用している。すなわちこの循環路６は、放熱した熱媒体
Ｗを循環路６の吸熱箇所に還流させるための特別な手段
を備えておらず、また製造工程においてチューブおよび
熱媒体Ｗから非凝縮性ガスを排出させる必要のない簡単
な構成のものであるために、ヒートパイプと比べて単価
が安い。したがって上記構成の冷却装置では、全体とし
てのコストの低廉化を図ることができる。

【００２０】つぎにこの発明の他の具体例について図４
を参照して説明する。この図に示す例はノートブック型
のパソコンに適用した例である。なお上記具体例と同じ
部材には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
パソコンケース１は厚さの薄い矩形の中空容器であり、
そのパソコンケース１の上端側の１つのエッジには、回
動軸（図示せず）を中心にして回動することによりパソ
コンケース１に対して開閉されるディスプレイ１６が備
えられている。このディスプレイ１６は、一方の面に画
面１７が備えられた平板状の中空容器である。したがっ
てこの具体例ではパソコンケース１とディスプレイ１６
とが、この発明の筐体に相当する。

【００２１】パソコンケース１の内部の底部付近には、
基板２が水平に設けられており、その基板２の上面部に
はＣＰＵ３が取り付けられている。このＣＰＵ３には、
マイクロチャンネル４を介して循環路６の一部が熱授受
可能に配設されている。この循環路６は回動軸の付近か
らパソコンケース１の外部に延出されるとともに、ディ
スプレイ１６の内部の図４での上縁部付近に配設されて
いる。つまりディスプレイ１６の開閉に伴って、循環路
６のうちの最も低い部分と最も高い部分との高低差が変
わる構成となっている。

【００２２】循環路６は、一例として可撓性を備えた合
成樹脂製チューブあるいは金属製コルゲートパイプの内
部に適宜の熱媒体Ｗを充填したものであり、したがって
循環路６自体を損傷させることなくディスプレイ１６の
開閉動作を支障なく行なうことができる。更にディスプ
レイ１６の内部に配設された循環路６のうち上部箇所に
は、ヒートシンク７が熱授受可能に取り付けられてい
る。またディスプレイ１６の内部のヒートシンク７の付
近には、このヒートシンク７を冷却するためのファン１
１が設けられている。

【００２３】したがって図４に示す具体例によれば、図
１に示す具体例と同様にコストの低廉化を図ることがで
き、またＣＰＵ３の過熱を防止することができる等の効
果を奏することに加えて、図１に示す具体例と比べてＣ
ＰＵ３の上方側におけるスペースが大きいことから、循
環路６のレイアウトおよびヒートシンク７の配置の自由
度が向上する利点がある。

【００２４】なお上記各具体例では、パソコンに適用し
た例を挙げたが、この発明は上記各具体例に限定される
ものではなく、ワークステーションあるいはサーバーま
たはタワー型のパソコンに適用することもできる。

【００２５】

【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、温度変化に伴う比重差で流動する熱媒体を
充填した密閉循環路が筐体の内部に上下方向に向けた姿
勢で設けられるとともに、その密閉循環路の一部に電子
素子が熱授受可能に設けられ、更にファンが密閉循環路
のうちの電子素子が設けられた部分よりも上方部分に向
けて送気するように設けられていて、電子素子の熱をフ
ァンの空気流に供給する手段の単価が従来のヒートパイ
プよりも安いために、装置全体としてのコストの低廉化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の冷却装置をデスクトップ型パソコ
ンに適用した具体例を示す概略図である。

【図２】 チューブとマイクロチャンネルとの組み付け
状態を示す概略図である。

【図３】 ファンおよびヒートシンクを示す概略図であ
る。

【図４】 この発明の他の具体例を示す概略図である。

【符号の説明】

１…パソコンケース、 ３…ＣＰＵ、 ４…マイクロチ
ャンネル、 ６…循環路、 ７…ヒートシンク、 １１
…ファン、 １６…ディスプレイ、 Ｗ…熱媒体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江口 勝夫 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 タン ニューエン 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筐体の内部に発熱する電子素子が備えら
   れるとともに、その電子素子の熱を前記筐体の外部に向
   けて送気して排出するファンが備えられた電子素子の冷
   却装置において、 温度変化に伴う比重差で流動する熱媒体を充填した密閉
   循環路が前記筐体の内部に上下方向に向けた姿勢で設け
   られるとともに、その密閉循環路の一部に前記電子素子
   が熱授受可能に設けられ、更に前記ファンが前記密閉循
   環路のうちの前記電子素子が設けられた部分よりも上方
   部分に向けて送気するように設けられていることを特徴
   とする電子素子の冷却装置。