(57)【要約】    【課題】  冷却装置の薄型化を図りつつも、発熱体と冷却装置との間で精度良く且つ安定した良好な接触を得る。    【解決手段】  ＭＰＵ３に冷却モジュール４を付勢圧接する付勢部材として、円筒コイルばねや板ばねではなく円錐コイルばね42を用いる。こうすると、円筒コイルばね26よりも高さ方向の寸法差を縮めることができ、取付機構41ひいては冷却モジュール４の薄型化を達成できる。しかも、板ばね31ではなく円錐コイルばね42であれば、ＭＰＵ３側に加える加重の設定が容易であり、安定した荷重を加えることができる。    【選択図】  図２
2005286130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風部と受熱部および放熱部とを一体に備え、発熱体を冷却する冷却装置と、この冷却装置を被取付部に取付ける取付機構とからなり、前記発熱体に前記冷却装置の受熱部を付勢圧接する付勢部材を前記取付機構に備えた冷却装置の取付構造において、前記取付機構の少なくとも一箇所以上に、前記付勢部材として円錐コイルばねを用いることを特徴とする冷却装置の取付構造。
【請求項２】
前記受熱部が板金部材で形成されることを特徴とする請求項１記載の冷却装置の取付構造。
【請求項３】
前記冷却装置に熱輸送部を具備したことを特徴とする請求項１または２記載の冷却装置の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばノート型パソコンなどの薄型筐体内に装着され、薄型でありながら筐体内部に設けられた発熱体を効率よく冷却する冷却装置の取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノート型パソコン等の薄型電子機器の筐体内部には、機能部品としてＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）などの発熱部品が使用されており、こうした発熱部品の著しい温度上昇を防ぐために、送風ファンや受熱部，放熱部を備えた冷却装置が組み込まれている。
【０００３】
図５は、こうした冷却装置を示すもので、同様の構造は例えば特許文献１に開示されている。同図において、１はノート型パソコンの筐体であり、筐体１内部に収納された基板２上には、ＭＰＵ３が実装固定され、ＭＰＵ３の上部には当該ＭＰＵ３を冷却するための横長矩形形状の冷却装置４が配置されている。
【０００４】
冷却装置４はアルミニウム，銅，マグネシウムなどの熱伝導性に優れた材料により一体的にダイカスト形成されたケース５と、該ケース５と共に放熱部であるファン収納部６を形成するためのカバー７とを、その外郭部材として備えている。ケース５の一側に形成される受熱部８は、中央部が下に僅かに突き出した断面が台形形状の接続部８Ａを備え、この接続部８Ａが肉厚となっている。またファン収納部６は、ケース５の他側を上面部とし、金属板材からなるカバー７を下面部として、その間に風洞となる空間９を形成しており、この空間９には複数のファンブレード10をカップ状のロータ（図示せず）の外周側面に一体形成してなる回動可能なファン11と、このファン11に回転力を与える駆動部12とにより構成される送風装置13が取り付けられている。そして、送風装置13の回転軸方向に対向するケース５とカバー７のそれぞれには、空間９内に空気を取り込むための吸気孔14，15が設けられると共に、これらの吸気孔14，15に直交して、送風装置13の放射方向には排気孔16が設けられる。
【０００５】
ＭＰＵ３が固定された基板２は、筐体１の底面上に複数形成され、ねじ孔18を有する突起19の上面に載置され、ＭＰＵ３の上面と受熱部８の接続部８Ａとの間には弾性を有する熱伝導ラバー20が設けられる。また、ＭＰＵ３と受熱部８とを熱的に接続するために、前記受熱部８には冷却装置４を被取付部である筐体１に取付ける取付機構21が設けられる。基板２には、ねじ孔18に対応する位置に、後述するねじ25の雄ねじ部25Ａを挿通する挿通孔２Ａが設けられる。
【０００６】
ここで取付機構21の構成を説明すると、前記突起19のねじ孔18にそれぞれ対応して、受熱部８の周囲部には、底部中央に円形の底孔23を有する窪み24が形成され、その窪み24には、取付ねじ25付きのスタッド26が底孔23に挿通可能に設けられる。スタッド26は、その下端が底孔23を貫通して基板２の上面に接する筒部26Ａと、この筒部26Ａの上端放射方向に形成され、窪み24に挿入されるフランジ部26Ｂとからなり、窪み24の底面とフランジ部26Ｂの下面との間には、熱伝導ラバー20の付勢に抗してＭＰＵ３側に冷却装置４を付勢圧接する円筒コイルばね28が設けられる。また前記取付ねじ25は、雄ねじ部25Ａの下端がスタッド26の筒部26Ａおよび基板２に設けた挿通孔２Ａを貫通して、筐体１に形成したねじ孔18にねじ込まれるようになっている。さらに29は、窪み24の下方にあって筒部26Ａの下端部に装着された止め輪で、これは受熱部８の窪み24に円筒コイルばね28を介在させた状態でスタッド26を装着した時に、円筒コイルばね28の弾発力によって窪み24からスタッド26が飛び出すのを防止するためにある。
【０００７】
そして上記構成では、ＭＰＵ３から熱伝導ラバー20を介して受熱部８に達した熱が、熱伝導性の良好な部材からなるケース５によってファン収納部６側に伝導すると共に、駆動部12によってファン収納部６内のファン11が回転すると、筐体１内において冷却装置４の吸気孔14，15周辺の空気が、ケース５に伝導した熱を奪いながら、吸気孔14，15を通過してファン収納部６内の空間９に吸い込まれる。そして、この空間９内に取り込まれた空気は、吸気孔14，15と直交する方向に有る排気孔16より、冷却装置４ひいては筐体１の外部にスムースに排出される。これにより、筐体１内のＭＰＵ３の温度上昇を冷却装置４により抑制できる。
【０００８】
また、筐体１の突起19に基板２とスタッド26とを載せた状態で、取付ねじ25の雄ねじ部25Ａを筐体１のねじ孔18に螺着すると、受熱部８の窪み24に装着されたスタッド26が、基板２と共に筐体１の突起19上に取付け固定される。このとき、取付機構21を構成する円筒コイルばね28の弾性力により、冷却装置４の受熱部８がＭＰＵ３側に適切な加重で密着され、ＭＰＵ３からの熱を受熱部８の接続部８Ａに効率よく伝えることができる。
【０００９】
また別な例として、前記円筒コイルばね28の代わりに板ばね31を使用したものを図６に示す。板ばね31は、受熱部８の上面に設けた突起32に接する箇所を支点として、その周囲部が弾性変形するようになっており、板ばね31の周囲部には各スタッド26の筒部26Ａを挿通する孔33が開口形成される。またここでは、板ばね31が受熱部８の上面に載置される関係で、前記窪み24に代わり孔33と略同形状の貫通孔34が設けられ、スタッド26の筒部26Ａは、その下端部が貫通孔34を貫通して基板２の上面に接している。そしてこの場合は、スタッド26の筒部26Ａが板ばね31の孔33と受熱部８の貫通孔34の順に挿通され、筐体１の突起19に基板２とスタッド26とを載せた状態で、取付ねじ25の雄ねじ部25Ａが筐体１のねじ孔18に螺着される。これにより、冷却装置４の受熱部８をＭＰＵ３側に適切な加重で密着するように板ばね31の弾性力が作用し、図５の場合と同様に、ＭＰＵ３からの熱を受熱部８の接続部８Ａに効率よく伝えることができる。
【特許文献１】特開２００１−８５５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、図５に示す冷却装置の取付構造では、円筒コイルばね28の母材となるばね材（ばねを形成する針金）が、その高さ方向のどの位置にあっても同一のコイル径で螺旋状に巻回されるので、冷却装置４をＭＰＵ３に付勢圧接する付勢部材として、ある程度の高さ寸法が必要となり、冷却装置を薄型化するには限界があった。
【００１１】
こうした問題を回避するために、図６に示す板ばね31を使用する構造を採用することが考えられるが、板ばね31の製造精度からすると、円筒コイルばね28を使用する構造と比較して、ＭＰＵ３側に加える荷重の設定が困難であり、更に量産時には荷重のばらつきがあって、安定した熱接続を実現できなった。
【００１２】
そこで本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、冷却装置の薄型化を図りつつも、発熱体と冷却装置との間で精度良く且つ安定した良好な接触が得られる冷却装置の取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の請求項１における冷却装置の取付構造では、冷却装置の受熱部を発熱体側に付勢圧接する付勢部材として、そのコイル径が高さ方向に変化する円錐コイルばねを用いているので、円筒コイルばねよりも高さ方向の寸法差を縮めることができ、取付機構ひいては冷却装置の薄型化を達成できる。しかも、板ばねではなく円錐コイルばねであれば、発熱体側に加える加重の設定が容易であり、安定した荷重を加えることができる。
【００１４】
請求項２における冷却装置の取付構造では、発熱体からの熱を奪い取る受熱部が板金部材で形成されるので、この受熱部を更に薄くすることができ、付勢部材を円錐コイルばねにしたことと相俟って、冷却装置の更なる薄型化を実現できる。
【００１５】
請求項３における冷却装置の取付構造では、冷却装置に熱輸送部を具備したことを特徴とする。これにより、熱輸送部によって発熱体からの熱を送風部に導くことができ、冷却性能が向上する。また、熱輸送部は熱応答性に優れているので、例えば発熱体の温度が急激に上昇した場合であっても、その温度上昇を効果的に抑制できる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の薄型化を図りつつも、発熱体と冷却装置との間で精度良く且つ安定した良好な接触を得ることができる。
【００１７】
請求項２における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の更なる薄型化を実現できる。
【００１８】
請求項３における冷却装置の取付構造によれば、冷却装置の冷却性能を高めることができる他、発熱体の温度が急激に上昇した場合でも、その温度上昇を効果的に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明における冷却装置の取付構造の各実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、各実施形態における冷却装置としての冷却モジュールは、いずれもノート型パソコンなどの薄型電子機器に使用されるものであり、従来例に示す図５及び図６と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【実施例１】
【００２０】
図１及び図２は本発明の第１実施形態を示すものである。筐体１の底面上には、ねじ穴18が設けられた複数（本実施例では４つ）の突設部19が設けられている。その突設部19上には略矩形の基板２が載置され、基板２上には通電状態で熱を発生するＭＰＵ３が取り付けられている。また、基板２のねじ穴18に対応した位置には貫通穴２Ａが設けられている。そして、ＭＰＵ３の上部には、熱伝導ラバー20を介して冷却モジュール４の一側にあるヒートシンク部８が配置されていると共に、冷却モジュール４の他側にあるファン収納部６には空間９が設けられ、その空間９には送風装置13が取り付けられている。なお、冷却モジュール４のケース５は、アルミニウム，銅，マグネシウムなどの良熱伝導性材料により一体的にダイカスト形成されているが、熱伝導性が優れていれば他の材料であってもよい。また、形成方法もダイカスト形成にも限定されず、他の方法であってもよい。なお、以上の点は従来例で示した図５及び図６と共通している。
【００２１】
41は、冷却モジュール４を被取付部である筐体１に取付けるための取付機構である。ここでの取付機構41は、発熱体であるＭＰＵ３に冷却モジュール４のヒートシンク部８を付勢圧接する付勢部材として、従来例のような円筒コイルばね26や板ばね31ではなく、そのコイル径が上方に向かうに従って徐々に小さくなる円錐コイルばね42を使用している点が着目される。
【００２２】
より具体的には、ヒートシンク部８の周囲には、円形の底穴23をその底部中央に有する窪み24が形成され、その窪み24には、取付ねじ25付きのスタッド26が底孔23に挿通可能に設けられる。また、前述の円錐コイルばね42はスタッド26の筒部26Ａに挿通された状態で、コイル部の大径側を下にして、窪み24の底面とスタッド26のフランジ部26Ｂとの間に設けられる。取付ねじ25の雄ねじ部25Ａは、その下端がスタッド26の筒部26Ａおよび基板２に設けた挿通孔２Ａを貫通して、筐体１に形成したねじ孔18にねじ込まれており、基板２上に固着されたスタッド26とヒートシンク部８との間に円錐コイルばね42を介在させることで、ヒートシンク部８の接続部８ＡがＭＰＵ３側に押圧密着されるようになっている。なお、本実施形態では取付ねじ25とスタッド26は別個の部材として形成しているが、一体構造とすることもできる。
【００２３】
上記構成において、筐体１に冷却モジュール４を取付ける手順を説明する。まず、冷却モジュール４のヒートシンク部８に形成した４つの窪み24に、円錐コイルばね42を大径部分を下にしてそれぞれ配置し、フランジ部26Ｂを上にして、円錐コイルばね42の中心部にスタッド26を差込む。次いで、スタッド26のフランジ部26Ｂを押し込んで、円錐コイルばね42を圧縮させ、スタッド26の下端を窪み24の底孔23から突き出させる。その突き出したスタッド26の下端にリング状の止め輪29を差し込んで、スタッド28が円錐コイルばね425の付勢によって窪み24から抜けないように、スタッド28の上方への移動を規制する。そして最後に、突起19のねじ穴18と基板２の貫通穴２Ａとを合わせて、ＭＰＵ３が取り付けられた基板２を筐体１に載せ、ＭＰＵ３と接続部８Ａとの間に熱伝導ラバー20または熱伝導グリースを挟んだ状態で、スタッド28の下端から突出した取付ねじ25の雄ねじ部25Ａを突起19のねじ穴18に螺着する。このとき、取付ねじ25をねじ込んでいくに従って円錐コイルばね42が縮まり、ヒートシンク部８は、円錐コイルばね42の弾性によってＭＰＵ３側に所定の力で押しつけられる。
【００２４】
図３は、図５に示す円筒コイルばね26と図２に示す円錐コイルばね42を使用して、冷却モジュール４を筐体１に取り付けた場合の、冷却モジュール４の高さの差を示したものである。図示するように、円錐コイルばね42を使用した場合のスタッド26の下端を基準とした冷却モジュール４の高さは、同じ太さで同じ巻数の円筒コイルばね16を使用した場合と比べてΔｈだけ低い。その理由は、円筒コイルばね16の高さ寸法は、構造的に線材の直径とターン数を掛け合わせた値未満にはできないが、円錐コイルばね42であれば、線材の直径とターン数を掛け合わせた値未満にその高さ寸法を形成できるからである。しかも、円錐コイルばね42の場合、従来例の板ばね31のような製造精度を要求しなくても、ＭＰＵ３側に加える荷重を容易に設定でき、しかも量産時における荷重のばらつきも少ない。結果的に、冷却モジュール４としての薄型化を達成できると共に、ＭＰＵ３に対し精度よく安定した熱接続を実現できる。
【００２５】
以上のように本実施例では、送風部である送風装置13と受熱部であるヒートシンク部８および放熱部であるファン収納部６とを一体に備え、発熱体であるＭＰＵ３を冷却する冷却装置としての冷却モジュール４と、この冷却モジュール４を被取付部である例えばパソコンの筐体１に取付ける取付機構41とからなり、ＭＰＵ３に冷却モジュール４を付勢圧接する付勢部材を取付機構41に備えた冷却モジュール４の取付構造において、取付機構41の少なくとも一箇所以上に、付勢部材として円錐コイルばね42を用いている。
【００２６】
この場合、冷却モジュール４をＭＰＵ３側に付勢圧接する付勢部材として、そのコイル径が高さ方向に変化する円錐コイルばね42を用いているので、円筒コイルばね26よりも高さ方向の寸法差を縮めることができ、取付機構41ひいては冷却モジュール４の薄型化を達成できる。しかも、板ばね31ではなく円錐コイルばね42であれば、ＭＰＵ３側に加える加重の設定が容易であり、安定した荷重を加えることができる。そのため、冷却モジュール４の薄型化を図りつつも、ＭＰＵ３と冷却モジュール４との間で精度良く且つ安定した良好な接触を得ることができる。
【実施例２】
【００２７】
次に本発明の第２実施形態を図４に基づき説明する。なお、上記第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複するため省略する。
【００２８】
この第２実施形態では、ヒートシンク部８とファン収納部６の上面部を形成するケース５に代わって、適宜折曲げ形成された板金部材51が用いられ、さらにこの板金部材51の上面に、冷却性能を高めるためのヒートパイプ52が配設されている点が、第１実施形態とは異なる。
【００２９】
ヒートパイプ52は、熱伝導性に優れた銅などで外郭管部を形成しており、その内部には微少量の作動液（図示せず）が注入され、この作動液を管体内部で還流させることにより冷却効果が得られる。このようにヒートパイプ52を取り付けることによって、板金部材51のみならずヒートパイプ52によっても、ＭＰＵ３の熱を送風装置13側に導くことができ、冷却性能を向上できる。またヒートパイプ52は熱応答性に優れているので、発熱源であるＭＰＵ３の温度が急激に上昇した場合などでもその温度上昇を効果的に抑制できる。
【００３０】
また、冷却モジュール４の外郭部材が何れも金属板材からなるカバー７や板金部材51により形成されている。したがってダイカスト形成によるものよりも冷却モジュール４を薄くすることができ、これを利用したパソコンなどの薄型電子機器の一層の薄型化が可能になる。
【００３１】
図４の構成において、ヒートシンク部８と送風装置13を収納するファン収納部６とは別体でもよく、その場合はヒートシンク部８とファン収納部６との間をヒートパイプ52で熱的に接続すればよい。また、このヒートパイプ52は任意であって、ヒートパイプ52を有さない構造であってもよい。その他、筐体１に冷却モジュール４を取付ける手順や、円錐コイルばね42による作用は、第１実施形態で説明したとおりである。
【００３２】
本実施形態によるとＭＰＵ３からの熱を奪い取るヒートシンク部８が板金部材51で形成されるので、このヒートシンク部８を更に薄くすることができ、付勢部材を円錐コイルばね42にしたことと相俟って、冷却モジュール４の更なる薄型化を実現できる。
【００３３】
また、冷却モジュール４に熱輸送部としてのヒートパイプ52を備えているので、このヒートパイプ52によってＭＰＵ３からの熱を送風装置13のあるファン収納部６に導くことができ、冷却性能が向上する。また、ヒートパイプ52は熱応答性に優れているので、例えばＭＰＵ３の温度が急激に上昇した場合であっても、その温度上昇を効果的に抑制できる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ヒートシンク部８周辺の４箇所で円錐コイルばね42を使用しているが、４箇所に限定されるものではなく、例えば他の構造との関係上一箇所のみ使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１実施形態における冷却装置の取付構造を示す平面図である。
【図２】同上、冷却装置の断面図である。
【図３】円筒コイルばねと円錐コイルばねを使用した場合の、取付構造の高さの差を示した図である、
【図４】本発明の第２実施形態の冷却装置の取付構造を示す断面図である。
【図５】従来例における冷却装置の取付構造を示した断面図である。
【図６】従来例における冷却装置の他の取付構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
３  ＭＰＵ（発熱体)
４  冷却モジュール（冷却装置）
６  ファン収納部（放熱部）
８  ヒートシンク部（受熱部）
13  送風装置（送風部）
41  取付機構
42  円錐コイルばね（付勢部材)
52  ヒートパイプ（熱輸送部）
【図１】
2005286130.tif 000003
【図２】
2005286130.tif 000004
【図３】
2005286130.tif 000005
【図４】
2005286130.tif 000006
【図５】
2005286130.tif 000007
【図６】
2005286130.tif 000008