(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱的な接続をする熱伝導性シートと、前記本体に対し、回転自在のディスプレイ側または開閉キーボード側に取付けられた放熱体と、前記放熱体に熱的に接続されたヒートパイプとを備え、前記ヒートパイプと前記熱伝導性シートとは回転自在に熱的な接続をすることを特徴とするノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造。
【請求項２】
ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱伝導性シートとが直接接続されていることを特徴とする請求項１記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造。
【請求項３】
ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱伝導性シートとがヒートパイプを介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造。
【請求項４】
熱伝導性シートの、ヒートパイプＡ、Ｂとの接触箇所以外の所要箇所が高分子フィルムで被覆されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造。
【請求項５】
熱伝導性シートがカーボングラファイトシートであることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノートブック型電子機器、即ち、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサ等に組込まれている発熱素子の熱を、ヒートパイプを介してディスプレイ又はキーボードの裏面に設けられた放熱体（ノイズ遮蔽板等）に伝達し放散させる、優れた放熱性能を実現させたノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ノートブック型電子機器、例えばパーソナルコンピュータ内の発熱素子は、発熱素子近傍に小型ファンを設置して冷却していた。
しかしこの方法では、ファンを駆動するのに電力を消費し、携帯使用時には電池を電源とするため電池寿命を縮め、ファンの風切り音は聴感上不快感をもたらし、ファンの耐久度がコンピュータのそれより低い、等の問題があった。
【０００３】
このようなことから、発熱素子の熱をヒートパイプにより、電子機器本体側のノイズ遮蔽板（放熱体）に逃がす自然空冷法が考案された。
しかし、この方法では、ノイズ遮蔽板が電子機器本体側にあり小型で、しかも本体側にあるため熱放散性が十分でなく、増加の一途を辿っている発熱素子の熱を将来にわたって抑えるには困難が予想された。
【０００４】
そこで、ヒートパイプを２本使用し、一方のヒートパイプＡの一端側を発熱素子に熱的に接続し、他方のヒートパイプＢの一端側を前記本体に回動自在に取付けられたディスプレイ（液晶ディスプレイ等）又は開閉キーボード（以下キーボードと略記する）のノイズ遮蔽板に熱的に接続し、前記ヒートパイプＡ、Ｂの他端側同士を熱的に接続して、前記発熱素子の熱を前記ノイズ遮蔽板に伝達し放散させる方法が提案された（特開平８−８７３５４  号公報）。
この方法での前記ヒートパイプＡ、Ｂ間の熱の授受は、図６に示すように、前記本体１０とディスプレイ又はキーボードとを回動可能に連結する回動軸部１３に設けられた銅管３４内に、両ヒートパイプＡ、Ｂの他端側を嵌入する方法によりなされていた。
この他、一方のヒートパイプの他端側を環状とし、その中に他方のヒートパイプの棒状の他端側を嵌入させる方法も考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記の回動軸部で熱を授受する方法では、ディスプレイ又はキーボード１１を開閉する度に、ヒートパイプＡ、Ｂは銅管３４内面と擦れ合うため、ヒートパイプＡ、Ｂが損傷してその熱伝導性が低下したり、さらにはヒートパイプＡ、Ｂ内部の作動液が漏洩してコンピュータ自体が破損する場合があった。又回動させるにはヒートパイプＡ、Ｂと銅管３４との間にクリアランスが必要で、その為ヒートパイプＡ、Ｂ間での熱伝達が十分に行えないという問題があった。
これらの問題は、ヒートパイプの環状他端側に他のヒートパイプの棒状他端側を嵌入して熱的に接続する場合にも起きる。
本発明は、ヒートパイプを用いディスプレイ又はキーボードに放熱するようにしたノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造で、ディスプレイやキーボードを開閉してもヒートパイプが損傷する等して放熱特性が低下したりしない冷却構造の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱的な接続をする熱伝導性シートと、前記本体に対し、回転自在のディスプレイ側または開閉キーボード側に取付けられた放熱体と、前記放熱体に熱的に接続されたヒートパイプとを備え、前記ヒートパイプと前記熱伝導性シートとは回転自在に熱的な接続をすることを特徴とするノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
【０００７】
請求項２記載の発明は、ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱伝導性シートとが直接接続されていることを特徴とする請求項１記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
【０００８】
請求項３記載の発明は、ノートブック型電子機器の本体側の発熱素子と熱伝導性シートとがヒートパイプを介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
【０００９】
請求項４記載の発明は、熱伝導性シートの、ヒートパイプＡ、Ｂとの接触箇所以外の所要箇所が高分子フィルムで被覆されていることを特徴とする請求項１、２、３のいずれかに記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
【００１０】
請求項５記載の発明は、熱伝導性シートがカーボングラファイトシートであることを特徴とする請求項１、２、３、４のいずれかに記載のノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
特徴とするノートブック型電子機器の発熱素子の冷却構造である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図１を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明をノートブック型パーソナルコンピュータ（以下パソコンと称する）に組込んだ実施態様で、プラスチック等により形成された比較的厚みの薄い矩形容器からなるパソコン本体１０の上部には、キーボード１１とディスプレイ１２とが、パソコン本体１０側に設けられた回動軸部１３，１４  を軸中心として自在に回動するように取付けられている。キーボード１１とディスプレイ１２の裏面には、各々ほぼ等しい寸法のアルミ薄板がノイズ遮蔽板１５，１６  として装着されている。なお、キーボード１１は、パソコン本体１０側のハードディスクドライブやバッテリー（ともに図示せず）の交換時に開閉される。
パソコン本体１０側には発熱素子であるＣＰＵ１８が設置され、さらにその上方に複数枚のプリント基板１９が設置されている。
ＣＰＵ１８にはアルミブロック２０を介してヒートパイプＡの一端側が、キーボード１１のノイズ遮蔽板１５にはヒートパイプＢの一端側がそれぞれ熱的に接続されている。ヒートパイプＡ、Ｂの他端側同士はパソコン本体１０側で柔軟性を有する熱伝導性シート１７を介して熱的に接続されている。
【００１２】
図２は前記ヒートパイプＡ、Ｂの他端側同士の熱的接続部の説明図である。
柔軟性を有する熱伝導性シート１７は巾広リング状に形成されており、この巾広リングの片側内にヒートパイプＢの他端側が挿入され、巾広リングの他の片側内にヒートパイプＡの他端側が挿入され、それぞれ巾広リングの上からリン青銅製の板バネ２２で強固に押さえ付けられている。前記巾広リングはヒートパイプＡ、Ｂ間で若干の撓みが持たされている。
【００１３】
この実施態様では、キーボードの開閉に伴いヒートパイプＢが上下に往復移動し、それに応じて巾広リングは撓んだり、引延ばされたりして追随する。前記巾広リングを形成する熱伝導性シート１７は柔軟性を有するためキーボード１１の開閉動作を阻害したりしない。また前記シート１７は熱伝導性なのでヒートパイプＡ、Ｂ間の熱の授受が良好になされる。前記シート１７は、状況に応じて複数枚重ね合わせて用いられる。
【００１４】
熱伝導性シート１７は、実際にパソコンに組込まれた場合、撓みと引延ばしの繰返しに際し、他部品と干渉して損傷する可能性がある。そこで前記シート１７の熱授受箇所以外の所要箇所を高分子製フィルム或いはコーティングにより補強しておくと、開閉動作が多数回繰返されても、或いは開閉動作が高速で行われても前記シート１７の損傷が抑制され、その耐久性が向上する。
【００１５】
本発明において、熱伝導性シートには、柔軟性を有する任意の熱伝導シートが用いられる。特に熱伝導性カーボングラファイトシートが好適である。
この熱伝導性カーボングラファイトシートは、紙のように柔軟なので、キーボードやディスプレイの開閉動作を殆ど阻害しない。しかも前記シートは純アルミニウムの２倍以上の熱伝導率を有するためヒートパイプＡ、Ｂ間の熱の授受も極めて良好になされる。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
図３に示すように、キーボードの裏面にＪＩＳＡ１０５０製のアルミ板をノイズ遮蔽板１５として設け、これに直径  ３．０ｍｍ、長さ  ４００ｍｍのヒートパイプＢの一端側を密接させ、このヒートパイプＢの他端側に、ヒートパイプＢを軸にして幅６０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ  のカーボングラファイトシートの２枚重ねを折返し、この折返し部のヒートパイプＢと前記熱伝導性シート１７とをリン青銅製の板バネ２２で強固に押さえて熱的、機械的に接続した。次にこの熱伝導性シート１７の他端側を発熱するＣＰＵ（図示せず）上に配し、前記熱伝導性シート１７の他端側（４枚）を密着させ、この部分をＣＰＵと熱的に接続した。次に前記ＣＰＵに通電し、ＣＰＵの発熱状況を観察した。
【００１７】
（実施例２）
図４に示すように、キーボードの裏面にＪＩＳＡ１０５０製のアルミ板をノイズ遮蔽板１５として設け、これに直径  ３．０ｍｍ、長さ  ４００ｍｍのヒートパイプＢの一端側を密接させ、このヒートパイプＢの他端側を幅６０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ  のカーボングラファイトシートを２枚重ねて巾広リング状に形成した熱伝導シート１７の片側内に挿入し、このヒートパイプＢと前記巾広リングの熱伝導性シート１７とをリン青銅製の板バネ２２で強固に押さえて熱的、機械的に接続した。又ヒートパイプＡの一端側に発熱するＣＰＵ２４を設置した４０×４０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ  のアルミ板（ＪＩＳＡ１０５０）３３を熱的に接続し、他端側を巾広リングの熱伝導性シート１７の他の片側内に挿入し、ヒートパイプＡと前記巾広リングの熱伝導性シート１７とをリン青銅製の板バネ２２で強固に押さえ熱的、機械的に接続した。次にＣＰＵ２４に通電し、ＣＰＵ２４の発熱状況を観察した。
【００１８】
（比較例１）
実施例２において、ヒートパイプＡ、Ｂの熱的接続を、図６に示すように、パソコン本体１０の回動軸部１３上に配置された肉厚１ｍｍ、長さ１２０ｍｍ  の銅管３４内に、ヒートパイプＡ、Ｂの他端側を長さ６０ｍｍづつ挿入して行った他は、実施例２と同じ方法でＣＰＵ２４の発熱状況を観察した。なお、銅管３４には、内径が  ３．１ｍｍと  ３．２ｍｍの２種類のものを使用した。
【００１９】
実施例および比較例で観察したＣＰＵの温度の経時変化を図５に示す。
図５より明らかなように、本発明の実施例１、２（Ｎｏ．１，２）ではＣＰＵの温度は低温で安定し、熱が良好に放散されていることが分かる。
これに対して、比較例のＮｏ．３，４は銅管とヒートパイプ間に回動に必要なクリアランスが設けてあるため熱伝達性に劣りＣＰＵの温度が高くなった。特に内径  ３．２ｍｍの銅管ではＣＰＵの温度が極めて高くなった。
【００２０】
（実施例３）
次に、パソコンを作業状態として、キーボードを開閉角度  １２０度、開閉速度毎分  ２００回の条件で開閉動作を１０５  回行った後、ＣＰＵの温度を測定した。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
0003599490.tif 000002
【００２２】
表１より明らかなように、本発明例（Ｎｏ．１，２）は  １０５回開閉後もヒートパイプ及び熱的接続部材（カーボングラファイトシート）は損傷せず、ＣＰＵの温度も低く、良好な熱放散性が得られた。
これに対して、比較例のＮｏ．３は銅管の内径が小さくヒートパイプとの間のクリアランスが少ないため、ヒートパイプは  １０３回開閉後に捩じれを生じ、  １０４回開閉後には亀裂を生じた。Ｎｏ．４は銅管の内径が  ３．２ｍｍと大きいため、ヒートパイプＡ、Ｂと銅管との間での熱伝達性が悪くＣＰＵは高温となった。又ヒートパイプに損傷はなかったが、銅管とヒートパイプとの間にガタツキが生じていた。
上記比較例に見られたヒートパイプの損傷又は熱放散性の不良は、回動軸部で熱を授受する構造では不可避と考えられる。
【００２３】
前記実施例では柔軟性を有する熱伝導性シートにカーボングラファイトシートを使用し、又キーボードのノイズ遮蔽板に放熱する場合について説明したが、本発明では、熱伝導性及び柔軟性に優れた任意のシートが適用でき、又ディスプレイのノイズ遮蔽板に放熱しても同様の効果が得られる。又ディスプレイとキーボードの各々のノイズ遮蔽板、本体側のノイズ遮蔽板等の２以上に放熱することにより熱放散性を飛躍的に向上できる。
なお、カーボングラファイトシートは純アルミの２倍以上の熱伝導率を有するので、このシートをヒートパイプを熱的に接続したノイズ遮蔽板等に貼付けておくと、ノイズ遮蔽板が均熱化され、放熱効果の一層の向上が期待される。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明はノートブック型電子機器の発熱素子の熱を、熱放散性の良いディスプレイやキーボードのノイズ遮蔽板にヒートパイプを介して伝達し放散するので、熱放散性に優れ、且つ冷却のための電力が一切不要である。しかも発熱素子の熱を伝導するヒートパイプＡと、前記熱をキーボード等に伝導するヒートパイプＢとの間の熱の授受を柔軟性を有する熱伝導性シートを介して行うので、キーボード等の開閉によりヒートパイプの機能が低下したりしない。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却構造の実施例を示す全体説明図である。
【図２】本発明の冷却構造におけるヒートパイプＡ、Ｂを熱的に接続する例を示す斜視図である。
【図３】本発明の冷却構造の実施例を示す要部説明図である。
【図４】本発明の冷却構造の他の実施例を示す要部説明図である。
【図５】放熱性の試験結果を示すＣＰＵの温度の経時変化図である。
【図６】従来の冷却構造におけるヒートパイプＡ、Ｂを熱的に接続する方法を示す概念図である。
【符号の説明】
１０      パソコン本体
１１      キーボード
１２      ディスプレイ
１３，１４    回動軸部
１５，１６    ノイズ遮蔽板
１７      柔軟性を有する熱伝導性シート
１８      ＣＰＵ
１９      プリント基板
２０      アルミブロック
２２      リン青銅製の板バネ
２４      ＣＰＵ
３３      アルミ板
３４      銅管
Ａ、Ｂ  ヒートパイプ
【図１】
0003599490.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003599490.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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